[发明专利]可动态连接的全光空间信息网络及其信息发射装置

说明书

技术领域

本发明涉及可动态连接的全光空间信息网络及其信息发射装置，其主要应用于深空、星际等超远距离空间通信领域。

背景技术

空间信息网络以卫星、气球、无人机等空间平台为载体，实时获取、传输和处理空间信息，可服务远洋航行、应急救援、导航定位、航空运输、航天测控等方面重大应用，还可向下支持对地观测的高动态、宽带实时传输，向上支持深空探测的超远程、大时延传输。因此，空间信息网络之间连接的安全与可靠性是空间信息网络的面临的难题，在空间信息网络通信中，激光通信具有保密性好、可靠性高、传输距离远等优点。

目前的空间激光通信系统采用的技术方案需要独立的高精度跟瞄装置，然而跟瞄装置采用的是机械扫描方式，这种扫描方式不但降低了扫描速度，还以降低调制速率为代价来保证信息的有效传输，大大降低了激光通信的传输效率。电子扫描方式具有扫描速率快、跟踪精确度高等优点，可以克服机械扫描的缺点，而目前的空间信息网络的发射装置很难采用电子扫描方式进行扫描。

当今的空间信息网络采用微波通信，使用点对点的通信发射装置，传输速率低，保密性差，使得系统不具备动态角度扫描和一点对多点的通信，不能良好的应用于空间信息网络通信。而目前新兴的光纤激光相干合成技术不仅能提高通信发射装置的发射功率，而且可实现以电子扫描来完成动态连接和一点对多点的激光通信，对高速信息传输乃至空间宽带信息网络技术的研究具有重要意义并提供重要参考。

发明内容

本发明为了解决现有空间信息网络存在的技术问题，提供了一种可动态连接的全光空间信息网络及其信息发射装置。

本发明采用以下技术方案：可动态连接的全光空间信息网络及其信息发射装置，包括：

可动态连接的全光空间信息网络结构，该结构具有多个节点组成，每个节点具有信息发射装置、信息接收装置及目标扫描和跟踪装置，且每个节点扫描角度为θ；所述多个节点中，第一节点与第二节点进行通信时，第一节点通过目标扫描和跟踪装置寻找到第二节点，第一节点再通过信息发射装置将信息传输到第二节点的信息接收装置；同时，第一节点在扫描角度θ范围内通过目标扫描和跟踪装置寻找到第三节点，将通信信息传递给第三节点，第三节点再通过信息发射装置将信息传输到第二节点的信息接收装置；同时，第一节点通过目标扫描和跟踪装置寻找到第四节点，将通信信息传递第四节点，第四节点再通过信息发射装置将信息传输到第二节点的信息接收装置，完成了高速可靠的信息传输；第二节点将通信信息传递给第四节点，完成了信息的传输；第一节点、第二节点第三节点和第四节点以至多个节点组成了全光信息通信网络。

可动态连接的全光空间信息网络中信息发射装置，该装置由种子源、耦合器、强度调制器、10Gbps射频信号发生器、耦合器、9×9形式的相位调制网络、合束器、分光器和相位控制器组成；

光种子源经耦合器分光，其中一束光作为参考光，在参考光分光之后进行高速信息调制，10Gbps射频信号发生器与另一束光进入强度调制器得到高速调制信号，高速调制信号经耦合器平均分光后进入9×9形式的相位调制网络进行相位控制，多路高速调制光再经过合束器相干合束，在光束经过合成以后再经过分光器将≤1%的合束激光与参考激光相位比较，再通过相位控制电路处理发出相位控制信号，通过相位调制器控制每路光的相位，通过不间断的相位改变来完成全光组网的动态连接，将射频信号发生器的信号传到各个全光组网的节点，保证信息传输的准确性。

本发明的有益效果：可动态连接的全光空间信息网络，提高了空间信息网络的安全与可靠性，并且具有保密性好、可靠性高、传输距离远、传输信息速度快。

信息发射装置，具有动态连接功能，可以实现空间载波光源的动态输出；通过多路合束，可以实现高精度位置的信息输出。

本发明实现宽范围通信，可以应用空间信息全光组网中大角度的信息输出。

在本发明中，光纤输出的1.55μm单纵模激光种子源经耦合器分光，其中一束光作为参考光，在参考光分光之后进行高速信息调制，高速调制信号平均分光后进行相位控制，多路高速调制光再相干合束，再通过合束器使同源激光相干合束。分光器将一小部分（≤1%）合束激光与参考激光相位比较，再通过相位控制电路处理发出相位控制信号，通过相位调制器控制每路光的相位，通过不间断的相位改变来完成全光组网的动态连接，将射频信号发生器的信号传到各个全光组网的节点，保证信息高速传输的准确性。