[发明专利]一种基于数据判决相关的QD光斑检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种用基于数据判决相关的QD光斑检测系统进行QD光斑检测的方法，所述基于数据判决相关的QD光斑检测系统，包括发送光路、接收光路、QD探测器、模拟处理板、数字处理板以及设置在所述数字处理板中的四通道数据判决与信号相关处理模块和光斑解算处理模块；

所述发送光路中发送数据经光调制器输出由光纤连接到准直器的输入端；准直器输出信号通过扩束器一实现第一次扩束；然后通过分波片实现收、发光信号合路；再通过振镜FSM完成发送光轴校正，最后由扩束器二实现对发送光束角度压缩并进行发射；

所述接收光路中从空间接收的光信号通过所述扩束器二进入到所述振镜FSM；再通过分波片完成收发光信号分离；由接收支路滤波片进一步提高收发隔离度的性能，最后通过透镜入射到QD探测器的QD探测面；

所述QD 探测器是将4个性能一样的光电管按四象限分布的形式集成而成；

所述模拟处理板包括四个高速跨阻放大器、四个宽带放大驱动器，所述QD 探测器的4路输出分别连接四个高速跨阻放大器，每个所述高速跨阻放大器连接一个宽带放大驱动器；

所述数字处理板包括与所述四个宽带放大驱动器连接的四路AD转换器，所述四路AD转换器分别输入到FPGA可编程器件，所述FPGA可编程器件中的四通道数据判决与信号相关处理模块，用于将接收到的数字信号经过判决再生，并与延时之后的4通道数字AD信号进行相关运算，获取QD的4象限探测的输出电流；光斑解算处理模块根据所获取的QD四象限探测电流计算光斑的中心位置；

所述QD探测器采用离焦安装方式，且使得接收光斑直径为QD探测面直径的一半；

所述高速跨阻放大器与所述宽带放大驱动器之间采用交流耦合方式；

所述数字处理板中的四路AD转换器由LVDS高速接口与所述FPGA可编程器件之间采用高速并行LVDS接口方式连接；

其特征是，该方法包括：

（1）从空间接收的光信号通过所述扩束器二进入到所述振镜FSM；

（2）振镜FSM反射的光信号通过分波片完成接收光和发送光的光信号分离；

（3）从分波片分离出来的接收光通过接收支路滤波片进一步提高收发隔离度的性能，最后通过透镜入射到QD探测器的QD探测面进行QD光斑检测，所述QD 探测器是将4个性能一样的光电管按四象限分布的形式集成而成，具体QD光斑检测算法按照如下步骤：

（31）令QD感光面半径为R，光斑半径为r，根据4个象限的分布情况将成像光斑分成 A、B、 C 和 D共4 部分, 这4部分的光能量转换为光电流, 则探测器输出位置信息为：

x轴方向相关量：

y轴方向相关量：

上式中：

E_A、E_B、E_C、E_D：分别为4个象限的光场矢量幅值大小；

S_A、S_B、S_C、S_D：分别为4个象限的光斑面积；

I_A、I_B、I_C、I_D：分别为4个象限的光电流；

（32）检测光斑偏移量：

（33）采用交流耦合传输用户信息时四象限放大器输出端信号：

式中：

k为4象限的序号，取值1、2、3、4；

S_k为k象限的感光面积占比与四象限总感光电流积；

之间的整数；

d_n为传输的数据比特流，取值+1、-1；

T_b为传输比特宽度；

g(t)为矩形脉冲信号，其幅值为1、脉宽为1个比特宽度；

DC_k(t)为第k象限模拟放大支路中的直流漂移；

n_k(t)为第k象限模拟放大支路中的噪声，其具有相同的功率谱密度；

（34）将接收判决数据序列与延时之后的直流消除接收信号进行如下运算，即：

其中为接收判决数据序列，其取二值+1/-1，

（35）由于剩余直流漂移DC_k(t)- DC_ke(t)与接收判决数据序列相互独立，因而有：

同时，模拟放大支路中的噪声与接收判决数据序列相互独立，因而有：

因此，判决信号检测根据如下算法输出：

I_k为第k象限的检测电流；

t为时间。