[发明专利]基于钠信标上行链路光场共轭预补偿激光通信系统

说明书

本发明公开了一种基于钠信标上行链路光场共轭预补偿激光通信系统，包括通信激光器、扩束透镜、第三分光镜、通信发射望远镜、接收端和钠信标发射系统，以及光场共轭预补偿系统，其中光场共轭预补偿系统包括偏振器、液晶显示层、分析器、第二分光镜、幅值控制器、面阵CCD、第一分光镜、波前探测器、波前控制器和相位校正器。采用以上方案，以变形镜加液晶空间光调制器为技术路线，针对大气条件较差的站址、对通信质量要求较高的情况，利用钠信标探测大气湍流，对通信激光进行幅值和相位预补偿，使接收端接收到的通信光斑接近衍射极限，有效降低系统误码率，提升通信质量，其成本低，可靠性高。

技术领域

本发明涉及通信设备领域，具体涉及一种基于钠信标上行链路光场共轭预补偿激光通信系统。

背景技术

随着5G通信时代的到来，利用无线电波进行通信已经不能满足现代科技对于高传输速率、高通信带宽的要求。与无线电波通信相比，利用激光进行通信，传输速率将从Kbps量级上升至Gbps量级，通信带宽将达到10Gbps。同时激光通信体积更小，质量更轻，抗电磁干扰能力更强，从而成为了下一代深空通信的主要方式。

由于地球上空大气湍流的存在，地空通信面临的一个严峻的问题就是大气湍流对通信质量的降低，主要表现在两方面：一方面湍流对通信激光波前相位产生畸变，从而造成光斑模糊扩展、光束漂移等效应；另一方面由于相位起伏和不均匀衍射体的衍射作用，对通信激光波前幅值产生畸变，从而造成闪烁效应，同时，闪烁效应将最大程度地影响通信质量。以上效应将造成通信系统信噪比降低，误码率增加。

特别是针对激光通信上行链路，由于湍流靠近通信激光发射端，闪烁造成的影响将更严重。而克服以上问题的有力手段就是自适应光学，通常自适应光学系统放在通信接收终端，对相位起伏补偿效果较好。但是针对湍流较强的大气环境，同时对通信质量要求较高时，则需要对幅值和相位起伏均进行补偿，而将自适应光学系统放置于接收终端，只能对相位起伏进行补偿，而不能进行幅值起伏补偿。故在发射端放置自适应光学，对出射通信激光进行相位和幅值预补偿，从而在接收端获得近衍射极限的高斯分布的光斑，成为了提升通信质量的有力手段。

传统的用于激光通信的自适应光学系统一方面利用通信激光来进行波前畸变的探测，这将降低用于通信部分激光的能量，将造成接收端光斑信噪比降低和误码率增加，改善这一问题的有力手段就是利用钠信标进行波前探测。另一方面，通常将自适应光学放置于接收端，进行相位校正；或者，对上行链路校正的自适应光学系统通常只进行相位校正而忽略了闪烁效应的影响，从而造成信噪比降低，增加了系统的误码率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于钠信标上行链路光场共轭预补偿激光通信系统，对出射通信激光进行相应的幅值和相位预补偿，从而使通信接收端获得近衍射极限的优质稳定艾里斑，提升信噪比，减小误码率。

其技术方案如下：

一种基于钠信标上行链路光场共轭预补偿激光通信系统，其关键在于：包括通信激光器、扩束透镜、第三分光镜、通信发射望远镜、接收端和钠信标发射系统，其关键在于：还包括光场共轭预补偿系统，所述的光场共轭预补偿系统包括偏振器、液晶显示层、分析器、第二分光镜、幅值控制器、面阵CCD、第一分光镜、波前探测器、波前控制器和相位校正器；

所述发射望远镜能够接收钠信标后向共振散射回光，钠信标回光依次经第三分光镜透射，相位校正器和第二分光镜的反射后，一部分钠信标回光经第一分光镜透射，进入所述波前探测器探测湍流产生的相位畸变，波前控制器根据波前探测器探测得到的信息控制相位校正器产生相应变形，另一部分钠信标回光经第一分光镜反射，进入面阵CCD进行幅值起伏探测，所述幅值控制器根据面阵CCD探测得到的信息，控制液晶显示层改变振幅透射率；

所述通信激光器发出的通信激光经扩束透镜扩束后，依次经偏振器、液晶显示层和分析器产生所需的幅值分布，并透过所述第二分光镜后到达相位校正器，经相位校正器产生相应的波前畸变后，透过第三分光镜和通信发射望远镜，到达接收端。