[发明专利]通信激光信号捕获的方法、装置以及激光通信系统

说明书

本公开提供一种通信激光信号捕获的方法，包括：检测是否有通信激光信号输入；如果检测到无通信激光信号输入时：获取预判通信激光波长λ₁；基于波长λ₁的预判通信激光，确定参考激光的波长λ₂；将参考激光输入至光学延迟线干涉仪，并调整光学延迟线干涉仪的偏压，使得基于光学延迟线的输出，生成满足预定电压信号关系的电压信号时，维持光学延迟线干涉仪状态；以及，如果检测到有通信激光信号输入时：接收通信激光并对通信激光进行解码，以便进行激光通信。本公开还提供一种生成通信激光和参考激光关系的方法、装置以及激光通信系统。

技术领域

本公开涉及一种生成通信激光和参考激光关系的方法、通信激光和 通信激光信号捕获的方法、装置及激光通信系统，属于航天通信技术领 域。

背景技术

现有技术一、对于星地间激光通信，光信号捕获一般通过搜索实现。 首先由ATP系统完成激光通信链路的建立，当通信收发终端互相对准并稳 定跟踪后，开始进入通信阶段。对于使用光学差分相移键控技术体制的 高速激光通信，接收信号的关键是对经过固定相位调制的光信号进行解 调，即准确读出光载波信号携带的相位信息，这个过程称为解调，解调 通过光学延迟线干涉仪来完成，干涉仪通过偏压加热的方式来获得固定 的光学相位延迟，这个过程称为延迟线干涉仪工作点的确定。进入通信 阶段后，干涉仪的偏压控制器开始对干涉仪施加偏压，偏压值由小到大 在一定范围内不断变化。当有信号光入射时，如果偏压值正好变化到一 个点，使得延迟线干涉仪获得光学相位延迟正好可以解调信号，则接收 端的数据处理系统可以正确读出光载波所携带的数据，光信号的捕获成 功，进而完成整个通信过程。

该技术存在的问题是，首先，光学延迟线干涉仪对信号光的搜索情 况需要等待信号光入射才能确定，并且，不一定当信号光入射时，干涉 仪的偏压值正好是准确解调信号所需的，整个搜索的过程较长，会浪费 有效的通信时间；同时，光学延迟线干涉仪对波长非常敏感，pm级的波 长变化就能对信噪比产生明显影响，而对那些低于地球同步轨道的卫星或飞行器，由于其与地球之间相对运动产生的多普勒效应，会使接收端 收到的实际光波长是实时变化的，这更增加了搜索的不确定性，无疑会 进一步增加光信号搜索时间，极大的影响通信效率。

现有技术二、一种星间相干光通信接收系统的多普勒效应补偿方法， 见于发明专利《一种星间自零差相干光通信接收系统的多普勒效应在轨 补偿方法》，专利号CN105610488B。其主要目的为补偿由于卫星间相对 运动引起的接收载波激光频率偏移造成的接收机灵敏度下降问题。其主 要工作方式为，首先计算频率差，选取最大频偏，然后计算通信比特率 与最大频偏的比值，判断该比值是否满足获得不间断激光通信链路的条件，如果是，则维持通信比特率的值，否则，改变通信比特率，直到比 值满足不间断激光通信链路的条件。

该技术存在的问题是，虽然可以实现对激光通信收发端相对运动引 起的多普勒效应的补偿，但其代价是牺牲了通信比特率，影响了数据的 传递效率，这在实际的激光通信中，是不希望看到的。对于激光通信， 理论上来讲，信噪比越高，越有助于提升通信速率，这也是激光通信系 统不断追求的目标，而多普勒效应的存在，会导致使用相位调制等技术手段激光通信的信噪比下降，进而影响通信质量，达不到预期速率，该 技术正是不断放宽通信质量的阈值条件，通过降速来实现链路的保持， 牺牲了关键指标。