[发明专利]适用于长距离无线光通信的部分相干光束生成装置及方法

说明书

适用于长距离无线光通信的部分相干光束生成装置及方法属于无线光通信技术领域。现有技术因采用液晶空间光调制器而带来诸多问题。本发明在确定需要生成的部分相干光束的相干度γ后，选定具有光谱常数α的宽谱段激光器和具有色散常数τ的某一多模光纤，由公式γ＝[1+(ατ/t_c)²]^‑0.25计算出相干时间t_c；启动所述适用于长距离无线光通信的部分相干光束生成装置，宽光谱激光器、窄线宽激光器发出的光由光纤合束器合束并由EDFA放大后，再由第二光纤分束器分出一部分光给第二光谱仪；第二光谱仪测量该束光的相干时间，当与所述计算出的相干时间t_c相同，由第二光纤分束器分出的另一部分光经由光纤模式转换器和多模光纤后输出需要生成的部分相干光束。

技术领域

本发明涉及一种适用于长距离无线光通信的部分相干光束生成装置及方法，属于无线光通信技术领域。

背景技术

激光具有光能高、准直度高、相干性好等优点，因此特别适合于激光通信领域，特别在长距离传输时，部分相干光束能够平滑掉部分大气湍流引起的强度起伏，光束形状也保持得更好，采用部分相干光束其光能利用率无疑会更高。根据光束的相干度高低，光束分为高度相干光束和部分相干光束，并由空间相干长度表征光束的相干度，高度相干光束的空间相干长度长于部分相干光束。

在现有技术中，采用液晶空间光调制器生成部分相干光束的方法最为常用。例如，申请号为201710426728.4的一件中国发明专利申请提出了一项“相干度随时间可控变化的部分相干光束的产生装置及方法”的技术方案，通过控制液晶空间光调制器上的动态随机相位随时间变化规律，对入射光束进行相位调控，出射光束的空间相干长度由加载的动态相位的随机度所决定，生成相干度可调、可控的部分相干光束。该方案能够快速生成部分相干光束，且产生的光束的空间相干长度可按需调整。

但是，所述现有技术存在以下四点不足。第一，由于液晶空间光调制器其自身的物理特性，并不能在大功率激光照射环境下工作，因此，该方案只适用于低功率应用场合，可是，对于长距离无线光通信，如星地链路无线光通信，该方案则不适用。第二，该方案的核心技术措施为控制液晶空间光调制器动态随机相位随时间变化，但是，与Gbps甚至更高的通信速率相比，液晶空间光调制器的刷新频率太低，在1kHz以下，如果将该方案应用于无线光通信，会出现在一段时间范围内空间相干长度为零(成为非相干光)的情况，这样的光束不适用于无线光通信。第三，液晶空间光调制器在工作过程中本身吸收光束能量，造成高达75％的光束能量损耗。第四，液晶空间光调制器这种器件的造价也较高。

发明内容

为了替代采用液晶空间光调制器生成部分相干光束的方案，避免因液晶空间光调制器的特点而给部分相干光束的生成带来诸如工作光功率低、调制刷新频率低、光能损耗高、器件造价高等弊端，我们发明了一种适用于长距离无线光通信的部分相干光束生成装置及方法。