本實用新型涉及激光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種空間激光通信組網(wǎng)的收發(fā)終端，以實現(xiàn)激光通信組網(wǎng)中各個激光終端的自由隨遇接入。

背景技術(shù)：

在空間激光通信收發(fā)終端中，發(fā)射/接收天線通常設(shè)計為一個望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，發(fā)射天線的作用是將中繼光學(xué)系統(tǒng)合束后發(fā)出的光束進(jìn)行準(zhǔn)直擴束，擴大出射光束的光斑尺寸，同時壓縮光束的發(fā)散角，為發(fā)射光束提供高的增益。

接收天線則接收另一個終端發(fā)射的激光束，將尺寸遠(yuǎn)大于探測器的光束合束，將光束能量收集耦合到光探測器上，大幅度提高探測器上的激光功率能量密度，提供高的光學(xué)增益。

在自由空間激光通信中，天線系統(tǒng)的選擇和設(shè)計需要綜合考慮通信平臺的特性和系統(tǒng)的應(yīng)用要求。基于減小體積的考慮，遠(yuǎn)距離傳輸?shù)募す饨K端一般都采用收發(fā)共用天線，對收、發(fā)信號光隔離。隔離方式大多是光譜隔離，即發(fā)射波長與接收波長不一致。對于多節(jié)點中繼、拓?fù)渥兓木W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而言，收發(fā)波長不一致將帶來復(fù)雜的波長管理問題，嚴(yán)重影響節(jié)點的隨遇接入能力，因此，必須采取必要的措施以實現(xiàn)激光終端自由的隨遇接入。

對于信號光隔離，為了降低體積重量多是采用收發(fā)共用天線，目前最常用的隔離方式是光譜隔離，即本端與對端信號光束選擇不一樣的波長。但對于激光組網(wǎng)應(yīng)用，且網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳皇且怀刹蛔兊?，某個激光終端可能與不同的其他終端互連，因此，網(wǎng)絡(luò)中不同平臺不同節(jié)點終端的波長不能隨意選擇。事先對網(wǎng)絡(luò)各鏈路的波長進(jìn)行規(guī)劃是一個常用思路，但對于要求隨遇接入的空地網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用不適用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是設(shè)計一種空間激光通信組網(wǎng)的收發(fā)終端，配有雙波長激光信號源和只響應(yīng)一種波長光的窄帶探測器，可自動識別接收光波長，自動選擇與接收光波長不同的發(fā)射光波長，實現(xiàn)在激光通信組網(wǎng)中各激光終端的自由隨遇接入。

本實用新型一種空間激光通信組網(wǎng)的收發(fā)終端的設(shè)計方案如下：包括激光發(fā)射系統(tǒng)、準(zhǔn)直透鏡、光學(xué)天線和接收信號探測器，光學(xué)天線同時用作為發(fā)射天線和接收天線，本實用新型還包括起偏器、偏振分束棱鏡、消色差半波片、分束鏡、聚焦鏡和窄帶探測器，光學(xué)天線接收對方發(fā)射過來的光束到達(dá)所述消色差半波片，所接收光束為偏振方向和消色差半波片快軸方向呈67.5°夾角的線偏振光，接收的線偏振光通過該消色差半波片后，透射光被調(diào)制為P偏振的線偏振光，此線偏振光到達(dá)偏振分束棱鏡后被無損耗地反射到分束鏡，分束鏡將大部分光束透射至主聚焦鏡、進(jìn)入接收信號探測器，分束鏡將小部分光束反射至輔聚焦鏡進(jìn)入窄帶探測器。接收信號探測器對波長λ₁和λ₂的光均響應(yīng)，將接收光全部轉(zhuǎn)換為接收的電信號；窄帶探測器只響應(yīng)波長λ₁和波長λ₂中的一個；窄帶探測器的信號接入激光發(fā)射系統(tǒng)。激光發(fā)射系統(tǒng)包括兩個激光信號源及分別與2個激光信號源相配合的2個窄帶濾光片，二激光信號源的波長分別為λ₁和λ₂。2個窄帶濾光片的輸出光路對應(yīng)同一放大器，放大后的信號光束進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡。激光發(fā)射系統(tǒng)根據(jù)窄帶探測器的信號選擇與接收信號波長不同的激光信號源工作，激光信號源發(fā)出的信號光束經(jīng)過其濾光片、再經(jīng)放大器后進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡。經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后的激光束經(jīng)過起偏器成為S偏振光，S偏振光無損耗地透射過偏振分束棱鏡，消色差半波片的快軸方向和S偏振光的夾角為22.5°，S偏振光經(jīng)過消色差半波片后透射出來的調(diào)制光為線偏振光，且偏振方向和接收的入射線偏振光的偏振方向呈45°角，激光發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出的激光束轉(zhuǎn)換的偏振光進(jìn)入光學(xué)天線發(fā)射。

所述分束鏡的分束比為透射光:反射光＝(9:1)～(7:3)。

所述波長λ₁和λ₂滿足20nm＜|λ₁-λ₂|＜400nm，因為一般窄帶濾光片的帶寬為10nm，二波長至少相差2倍帶寬，二波長才互不影響；同時消色差半波片的波長范圍在400nm內(nèi)，故二波長差不超過此值。

所述光學(xué)天線為透射式光學(xué)天線、反射式光學(xué)天線和折反式光學(xué)天線中的任一種。

本實用新型一種空間激光通信組網(wǎng)的收發(fā)終端運行時，本端光學(xué)天線接收對端發(fā)射來的光信號。光學(xué)天線接收的光信號透過消色差半波片后被調(diào)制為P偏振的線偏振光，經(jīng)偏振分束棱鏡反射到達(dá)分束鏡。

分束鏡將到達(dá)的接收光信號的小部分反射至輔聚焦鏡、聚焦到窄帶探測器，窄帶探測器只響應(yīng)波長λ₁和波長λ₂中的一個，用于波長識別；其反饋信號送入激光發(fā)射系統(tǒng)；

接收光信號的大部分透射至主聚焦鏡、聚焦到接收信號探測器，接收信號探測器對波長λ₁和λ₂的光均響應(yīng)，用于探測接收信號；

分束鏡將透射接收光信號的70～90％，反射其余的接收光信號。

激光發(fā)射系統(tǒng)根據(jù)窄帶探測器的反饋信號對接收光的波長進(jìn)行識別，在接收到窄帶探測器有響應(yīng)的反饋信號時，則判定本端接收光波長與窄帶探測器對應(yīng)的波長相同，在接收到窄帶探測器的無響應(yīng)的反饋信號時，則判定本端接收光波長為與窄帶探測器對應(yīng)的波長不同的另一種波長。

窄帶探測器設(shè)置有響應(yīng)時其發(fā)送的反饋信號為“1”，無響應(yīng)時反饋信號為“0”，激光發(fā)射系統(tǒng)接收到反饋信號為“1”時，即窄帶探測器對接收光有響應(yīng)，反饋信號為“0”時，窄帶探測器對接收光無響應(yīng)。

根據(jù)所識別的接收光信號的波長，本端激光發(fā)射系統(tǒng)選擇與接收光波長不同的激光信號源工作，該激光信號源發(fā)出的光信號經(jīng)過濾波片、放大器后到達(dá)準(zhǔn)直透鏡，準(zhǔn)直后經(jīng)過起偏器成為S偏振光，S偏振光無損耗地透射過偏振分束棱鏡，再進(jìn)入消色差半波片，透射出來的調(diào)制光為線偏振光，且偏振方向和接收的入射線偏振光的偏振方向呈45°角，然后經(jīng)過光學(xué)天線出射。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型一種空間激光通信組網(wǎng)的收發(fā)終端的優(yōu)點為：1、在激光通信組網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多種多樣，某個激光終端可能與不同的其他終端互連，本收發(fā)終端配有雙波長激光信號源，可自動識別接收光波長，自動選擇與接收波長不同的發(fā)射波長，實現(xiàn)在激光通信組網(wǎng)中各激光終端的自由隨遇接入；2、由于收、發(fā)信號光波長不同的隔離，本系統(tǒng)收發(fā)共用的光學(xué)天線信號接收不受影響；且因所用激光束帶寬是極窄，不會干擾影響到相鄰激光鏈路；3、本終端所用器件均為低功耗輕質(zhì)量的元件，對終端的體積功耗重量帶來的影響較為有限，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，體積小，易于推廣使用。

附圖說明

圖1為本空間激光通信組網(wǎng)的收發(fā)終端實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本空間激光通信組網(wǎng)的收發(fā)終端實施例具體應(yīng)用示意圖。

圖中標(biāo)號為：

1、光學(xué)天線，2、消色差半波片，3、偏振分束棱鏡，4、起偏器，5、準(zhǔn)直透鏡，6、激光發(fā)射系統(tǒng)，7、分束鏡，8、主聚焦鏡，9、接收信號探測器，10、輔聚焦鏡，11、窄帶探測器。

具體實施方式

本空間激光通信組網(wǎng)的收發(fā)終端實施例如圖1所示，包括激光發(fā)射系統(tǒng)6、準(zhǔn)直透鏡5、光學(xué)天線1、起偏器4、偏振分束棱鏡3、消色差半波片2、分束鏡7、主聚焦鏡8、輔聚焦鏡10、窄帶探測器11和接收信號探測器9，光學(xué)天線1同時用作為發(fā)射天線和接收天線，本例光學(xué)天線1為透射式光學(xué)天線。本例光學(xué)天線1接收對方發(fā)射過來的光束到達(dá)消色差半波片2，所接收光束為偏振方向和消色差半波片2快軸方向呈67.5°的夾角的線偏振光，接收的線偏振光通過該消色差半波片2后，透射光被調(diào)制為P偏振的線偏振光，此線偏振光到達(dá)偏振分束棱鏡3后被無損耗地反射到分束鏡7，90％的接收光經(jīng)分束鏡7透射至主聚焦鏡8、進(jìn)入接收信號探測器9，10％的光經(jīng)分束鏡7反射至輔聚焦鏡10進(jìn)入窄帶探測器11。接收信號探測器9對波長λ₁和λ₂的光均響應(yīng)，將接收光全部轉(zhuǎn)換為接收的電信號；本例窄帶探測器11只響應(yīng)波長λ₁；窄帶探測器11的反饋信號接入激光發(fā)射系統(tǒng)6。激光發(fā)射系統(tǒng)6包括兩個激光信號源及分別與2個激光信號源相配合的2個窄帶濾光片，二激光信號源的波長分別為λ₁和λ₂。激光發(fā)射系統(tǒng)9根據(jù)窄帶探測器11的信號選擇與接收信號波長不同的激光信號源工作，激光信號源發(fā)出的信號光束經(jīng)過其濾光片、再經(jīng)放大器后進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡5。經(jīng)準(zhǔn)直透鏡5準(zhǔn)直后的激光束經(jīng)過起偏器4成為S偏振光，S偏振光無損耗地透射過偏振分束棱鏡3，消色差半波片2的快軸方向和S偏振光的夾角為22.5°，S偏振光經(jīng)過消色差半波片2后透射出來的調(diào)制光為線偏振光，且偏振方向和接收的入射線偏振光的偏振方向呈45°角，激光發(fā)射系統(tǒng)6發(fā)出的激光束轉(zhuǎn)換的偏振光進(jìn)入光學(xué)天線1發(fā)射。

本例波長λ₁為1540nm，λ₂為1560nm。

空間激光通信組網(wǎng)的收發(fā)終端實施例的具體應(yīng)用如圖2所示，空間激光通信組網(wǎng)的收發(fā)終端實施例安裝于飛機和基地，第一基地用波長λ₁向飛機A發(fā)射光信號，飛機A接收波長λ₁的光信號，選擇波長λ₂向第一基地和飛機B發(fā)射光信號；飛機B接收飛機A發(fā)射的波長λ₂的光信號，選用波長λ₁向飛機A、C和第二基地發(fā)射光信號，飛機C和小基地接收波長為λ₁的光信號，選用發(fā)射波長λ₂。各終端之間可靈活地進(jìn)行鏈路搭建，各基地之間，基地與飛機的通信平臺之間均實現(xiàn)隨遇接入。

上述實施例，僅為對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步詳細(xì)說明的具體個例，本實用新型并非限定于此。凡在本實用新型的公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。