一种基于少模耦合放大接收的星间非相干光通信系统的制作方法

本发明属于光通信，尤其是涉及一种基于少模耦合放大接收的星间非相干光通信系统，在星间激光通信领域有着重要的应用前景。

背景技术：

1、非相干光通信技术用于实现星间光通信系统的成本通信，在低轨卫星互联网中得到了成功应用。在传统的方案中，将光学望远系统接收的信号光通过耦合镜耦合进单/多模光纤内。其中单模光纤由于芯径及数值孔径较小，在星间通信时，需要微弧度级对准精度，这对对准控制系统提出了极高的要求。而多模光纤内模式复杂，尚无多模光纤放大器可对接收信号进行放大，导致系统接收灵敏度受限。

2、随着少模光纤技术的逐渐成熟，少模光纤放大机理的不断探索，以及少模传输相关器件的研制成型，少模光纤放大技术将逐步从实验室阶段走向商用。少模光纤放大器是一种能够同时传递并放大少量模式的光纤放大器。窄带少模滤波器作为一种窄带带通滤波器，能够过滤多个模式中的噪声，同时利用已有的多模光模块实现非相干信号解调。

技术实现思路

1、本发明提出一种基于少模耦合放大接收的星间非相干光通信系统，用以解决星间激光通信中，通信系统灵敏度低，对激光通信对准精度高的问题。

2、本发明的技术方案是：

3、本发明公开一种基于少模耦合放大接收的星间非相干光通信系统，所述系统包括光学望远系统、光学耦合系统、第一少模光纤放大器、窄带少模滤波器、第二少模光纤放大器、少模波分复用器和多模光模块解调系统；

4、所述光学耦合系统、第一少模光纤放大器、窄带少模滤波器、第二少模光纤放大器、少模波分复用器依次通过与少模光纤放大器模场匹配的少模光纤连接，光学望远系统接收对端产生的空间光信号，通过光学耦合系统耦合进少模光纤中，再通过第一少模光纤放大器、窄带少模滤波器、第二少模光纤放大器实现信号放大，最后经少模波分复用器分波后进入多模光模块解调系统进行非相干解调输出。

5、在一个具体实施方式中：所述光学望远系统和光学耦合系统组成光学接收系统，光学接收系数值孔径和模场直径需小于等于所述第一少模光纤放大器的数值孔径和模场直径。

6、在一个具体实施方式中：所述第一少模光纤放大器模式数需小于等于第二少模光纤放大器的模式数，且需支持所有模式同时放大。

7、在一个具体实施方式中：所述窄带少模滤波器模式数大于等于第一少模光纤放大器模式数，滤波波段应覆盖信号光的波长。

8、在一个具体实施方式中：所述少模波分复用器分波波长与信号光复用波长匹配，模式数大于等于第二少模光纤放大器模式数。

9、在一个具体实施方式中：所述多模光模块解调系统为多模光纤接收的光模块，工作波长应覆盖信号光波长，模场直径应大于少模波分复用器模场直径。

10、在一个具体实施方式中：第一少模光纤放大器、窄带少模滤波器、少模波分复用器为两模光纤，支持模式均为lp01模、lp11模的两种简并模式，即lp11a模和lp11b模。

11、在一个具体实施方式中：波分复用波长间隔为0.8nm，分波后分别进入多模光模块解调系统进行解调输出。

12、相比于现有技术，本发明的优点在于：

13、(1)本发明采用不小于二十微米级别的少模光纤接收放大光信号，提高对信号光偏角接收的耦合效率，有利于降低对激光通信对准精度的要求，避免通信链路中断。

14、(2)本发明采用窄带少模滤波器对放大后的信号光进行滤波，提高信号光信噪比，提高通信接收灵敏度，提升非相干光通信系统的通信能力。

技术特征：

1.一种基于少模耦合放大接收的星间非相干光通信系统，其特征在于，所述系统包括光学望远系统(1)、光学耦合系统(2)、第一少模光纤放大器(3)、窄带少模滤波器(4)、第二少模光纤放大器(5)、少模波分复用器(6)和多模光模块解调系统(7)；

2.根据权利要求1所述的一种基于少模耦合放大接收的星间非相干光通信系统，其特征在于：所述光学望远系统(1)和光学耦合系统(2)组成光学接收系统，光学接收系数值孔径和模场直径需小于等于所述第一少模光纤放大器(3)的数值孔径和模场直径。

3.根据权利要求2所述的一种基于少模耦合放大接收的星间非相干光通信系统，其特征在于：所述第一少模光纤放大器(3)模式数需小于等于第二少模光纤放大器(5)的模式数，且需支持所有模式同时放大。

4.根据权利要求3所述的一种基于少模耦合放大接收的星间非相干光通信系统，其特征在于：所述窄带少模滤波器(4)模式数大于等于第一少模光纤放大器(3)模式数，滤波波段应覆盖信号光的波长。

5.根据权利要求4所述的一种基于少模耦合放大接收的星间非相干光通信系统，其特征在于：所述少模波分复用器(6)分波波长与信号光复用波长匹配，模式数大于等于第二少模光纤放大器(5)模式数。

6.根据权利要求5所述的一种基于少模耦合放大接收的星间非相干光通信系统，其特征在于：所述多模光模块解调系统(7)为多模光纤接收的光模块，工作波长应覆盖信号光波长，模场直径应大于少模波分复用器(6)模场直径。

7.根据权利要求6所述的一种基于少模耦合放大接收的星间非相干光通信系统，其特征在于：第一少模光纤放大器(3)、窄带少模滤波器(4)、少模波分复用器(6)为两模光纤，支持模式均为lp01模、lp11模的两种简并模式，即lp11a模和lp11b模。

8.根据权利要求7所述的一种基于少模耦合放大接收的星间非相干光通信系统，其特征在于：波分复用波长间隔为0.8nm，分波后分别进入多模光模块解调系统(7)进行解调输出。

技术总结
本发明公开一种基于少模耦合放大接收的星间非相干光通信系统，属于星间光通信技术领域，该装置包括光学望远系统、光学耦合系统、少模光纤放大器、窄带少模滤波器、少模波分复用器、高速多模光模块解调系统。空间信号光经大口径光学望远系统接收准直后，利用光学耦合系统耦合进支持大视场接收的少模光纤中，通过第一少模光纤放大器将多个模式的光信号放大并进入窄带少模滤波器滤波，滤波后进入第二少模光放大器再次放大，然后利用少模波分复用器分波后分别进入多模光模块探测接收。这种信号传输和接收的模式下，具有信号接收稳定，有效克服卫星平台微振动的影响，降低ATP复杂度，增加系统冗余的优点。

技术研发人员：杨宇光,郝敏,黄友铭
受保护的技术使用者：北京遥感设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4