1550nm波段光束跟蹤通信一體化的光探測裝置的製作方法
2024-01-28 23:57:15
專利名稱：1550nm波段光束跟蹤通信一體化的光探測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種1550nm波段光束跟蹤通信一體化的光探測裝置，屬於空間光通 信技術領域。
背景技術：
空間光通信系統採用1550nm波段的光束進行通信，它利用成熟的光纖器件實現 了高數據率信息傳輸。由於1550nm波段光束CCD探測器的靈敏度低，像元尺寸大，因此傳 統的空間光通信系統在使用1550nm波段光束進行信號傳輸的同時，發射端還需要有SOOnm 波段的雷射作為信標光，接收端則需要利用SOOnm波段光束的CCD探測器對信標光進行跟 蹤，這造成了系統整體結構複雜，並且功耗大。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有空間光通信系統結構複雜的問題，提供一種1550nm 波段光束跟蹤通信一體化的光探測裝置。本發明由主成像透鏡、2 X 2透鏡陣列、四個光纖頭、四個APD探測器及信號處理系 統組成，空間光通信系統的接收光束入射至主成像透鏡，經主成像透鏡聚焦後，入射到 2X2透鏡陣列，並在2X2透鏡陣列上形成光斑，每個透鏡上形成的光斑耦合入一個光纖 頭，每個光纖頭將其耦合的光信號輸入至一個APD探測器，每個APD探測器將其接收的光信 號轉換為電壓信號輸出給信號處理系統，信號處理系統對其同時接收的四個電壓信號進行 處理，獲得空間光通信系統的接收光束光軸在俯仰軸及方位軸上的偏轉角；所述四個光纖 頭的光纖長度相等。本發明的優點是本發明基於衍射光學元件實現對1550nm波段信號光進行入射 角度的跟蹤，它無需再通過SOOnm波段信標光與CCD探測器的配合使用，裝置結構簡潔，有 效地減小了空間光通信系統的體積、重量及功耗。它能在對信號光進行強度直接探測解調 的同時，實現對信號光入射角度的跟蹤，角度探測精度 1MHz。
圖1為本發明的探測原理示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式由主成像透鏡1、 2X2透鏡陣列2、四個光纖頭3、四個APD探測器4及信號處理系統5組成，空間光通信系統的接收光束入射至主成像透鏡1，經主成像透鏡1聚焦後，入射到 2X2透鏡陣列2，並在2X2透鏡陣列2上形成光斑，每個透鏡上形成的光斑耦合入一個光 纖頭3，每個光纖頭3將其耦合的光信號輸入至一個APD探測器4，每個APD探測器4將其接收的光信號轉換為電壓信號輸出給信號處理系統5，信號處理系統5對其同時接收的四個 電壓信號進行處理，獲得空間光通信系統的接收光束光軸在俯仰軸及方位軸上的偏轉角； 所述四個光纖頭3的光纖長度相等。本實施方式中2X2透鏡陣列2將入射的部分光成像於自身的焦平面上，並將其耦 合入四個光纖頭3，四個光纖頭3的光纖長度相等，能夠保證光傳輸信號的同步性。
具體實施方式
二 下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一的 進一步說明，所述信號處理系統5對其接收的電壓信號進行處理的方法為設信號處理系 統5接收的四個電壓信號值分別為\、VB、Vc和VD，其中Va和Vb對應的光斑信號在2 X 2透 鏡陣列2的同一行的兩個透鏡上，V。和Vd對應的光斑信號在2X2透鏡陣列2的另一行的 兩個透鏡上，Va和V。對應的光斑信號在2 X 2透鏡陣列2的同一列的兩個透鏡上，Vb和Vd對 應的光斑信號在2X2透鏡陣列2的另一列的兩個透鏡上，信號處理系統5的通信處理部分將四個電壓信號值相加，獲得電壓和Vsum，其表達 式為vslH = vA+vB+vc+vD ；信號處理系統5的光束跟蹤處理部分根據電壓和Vsum值計算獲得在所述俯仰軸方 向上的偏轉角α的表達式為
權利要求
1.一種1550nm波段光束跟蹤通信一體化的光探測裝置，其特徵在於它由主成像透鏡 (1)、2X2透鏡陣列O)、四個光纖頭(3)、四個APD探測器(4)及信號處理系統(5)組成，空間光通信系統的接收光束入射至主成像透鏡(1)，經主成像透鏡(1)聚焦後，入射到 2X2透鏡陣列0)，並在2X2透鏡陣列( 上形成光斑，每個透鏡上形成的光斑耦合入一 個光纖頭(3)，每個光纖頭C3)將其耦合的光信號輸入至一個APD探測器0)，每個APD探 測器(4)將其接收的光信號轉換為電壓信號輸出給信號處理系統(5)，信號處理系統(5)對 其同時接收的四個電壓信號進行處理，獲得空間光通信系統的接收光束光軸在俯仰軸及方 位軸上的偏轉角；所述四個光纖頭(3)的光纖長度相等。
2.根據權利要求1所述的1550nm波段光束跟蹤通信一體化的光探測裝置，其特徵在 於所述信號處理系統( 對其接收的電壓信號進行處理的方法為設信號處理系統(5) 接收的四個電壓信號值分別為VA、VB、V。和VD，其中Va和Vb對應的光斑信號在2X2透鏡陣 列O)的同一行的兩個透鏡上，V。和Vd對應的光斑信號在2X2透鏡陣列O)的另一行的 兩個透鏡上，Va和V。對應的光斑信號在2X2透鏡陣列O)的同一列的兩個透鏡上，Vb和Vd 對應的光斑信號在2X2透鏡陣列O)的另一列的兩個透鏡上，信號處理系統(5)的通信處理部分將四個電壓信號值相加，獲得電壓和Vsum，其表達式 為
3.根據權利要求2所述的1550nm波段光束跟蹤通信一體化的光探測裝置，其特徵在 於所述信號處理系統(5)的通信處理部分將電壓和Vsum與預設定的判決閾值Vth進行比 較，當Vsum > Vth，進行光電解碼輸出1碼信號，當Vsum < Vth，進行光電解碼輸出O碼信號，實 現了對空間光通信系統的接收光束的通信。
全文摘要
1550nm波段光束跟蹤通信一體化的光探測裝置，屬於空間光通信技術領域。它解決了現有空間光通信系統結構複雜的問題。它的空間光通信系統的接收光束入射至主成像透鏡，經主成像透鏡聚焦後，入射到2×2透鏡陣列，並在2×2透鏡陣列上形成光斑，每個透鏡上形成的光斑耦合入一個光纖頭，每個光纖頭將其耦合的光信號輸入至一個APD探測器，每個APD探測器將其接收的光信號轉換為電壓信號輸出給信號處理系統，信號處理系統對其同時接收的四個電壓信號進行處理，獲得空間光通信系統的接收光束光軸在俯仰軸及方位軸上的偏轉角；所述四個光纖頭的光纖長度相等。本發明用於跟蹤空間光通信系統的光入射角度。
文檔編號H04B10/08GK102104430SQ20101061126
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者於思源, 俞建傑, 楊玉強, 譚立英, 趙生, 韓琦琦, 馬晶 申請人:哈爾濱工業大學