【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信，特别是涉及一种基于光频梳的一对多点的自由空间光通信系统。
技术介绍
1、光通信包括光纤通信和自由空间光通信（fso: free space opticalcommunication）两种方式。光纤通信是以光纤作为传输信道进行通信，目前整体技术发展情况较为成熟。自由空间光通信则是将包含信息的电信号通过调制加载到光上，以光为载波在自由空间或大气中传输信息，该技术以激光为信息载体，不需要任何有线信道作为传输媒介。
2、在一定场合下，自由空间光通信兼具了无线电通信和光纤通信的优点，该方式无需频谱许可证，兼具带宽高、协议透明、成本低廉，还有安全性强、功率低、体积小、延时低等特殊优势，被视为世界领先的具有独特技术特征的先进通讯技术，更被认为是最有潜力的颠覆性技术。
3、自由空间光通信可实现点对点或点对多点(point to multipoint，p2mp)的双向通信技术，其中，点对多点指的是通过一种特定的一对多的连接类型的通信，即从单一位置到多个位置提供多个信道。在万物互联需求的驱动下，点到多点光通信技术，将取代传统点到点光通信技术， 在未来“光连万物”的场景下扮演重要角色。与此同时，一点对多点的激光通信技术也被普遍认为是构建天空地一体化信息网络的关键节点、也是实现多卫星间组网链路通信的一个必要前提。
技术实现思路
1、针对以上技术问题，本专利技术提供一种基于光频梳的一对多点的自由空间光通信系统。
2、本专利技术解决其技术问题采用的技术方
3、一种基于光频梳的一对多点的自由空间光通信系统，包括光信号调制与发射端和光信号接收与解调端，其中，光信号调制与发射端包括依次连接的高增益多路光频梳源、光偏振控制器、光电调制单元、第一光学放大器、光信号发射器、波长分离模块和光学准直单元，光信号接收与解调端包括依次连接的光信号接收器、第二光学放大器和光电探测器；
4、高增益多路光频梳源用于产生一系列离散、等间距频谱、相位相干的稳定光源，其中，该光源中每一根光频梳可作为独立的光路载体进行通信传输，从而实现单个器件同时的多通道信号传输；多路光频梳源经过光学偏振控制器，改变光信号在光纤中的模场形式；光电调制单元用于将预设的数列信息加载在偏正控制后的偏振光上进行信息编码；调制完的多路光信号将通过第一光学放大器，第二光学放大器的作用为通过高增益补偿光信号经由光电调制单元的功率损耗；将调制并且放大完成的多路光学信号经由光信号发射器以点光源的形式发射至波长分离模块；波长分离模块将入射的多路光频梳点光源一一分离为多个独立的单路光频梳源；被分离出来的多个单波长光信号经自由空间后通过光学准直单元，将入射的多个光束准直且匀化为相互平行的光信号；被准直完的多个单波长光信号再经由自由空间后通过若干个光信号接收器被一一接收；光功率在自由空间传输中的损耗将由第二光学放大器进行补偿；光电探测器作用为将接收到的放大后的光信号转化为电信号。
5、优选地，光信号调制与发射端中还包括设置于高增益多路光频梳源与光偏振控制器中间的第三光学放大器，第三光学放大器用于将多路光频梳源进行光功率的预放大，并将放大后的多路光频梳源发送至光偏振控制器。
6、优选地，光电调制单元包括电光调制器和可编程光处理器，可编程光处理器连接电光调制器，可编程光处理器携带有预设的数列信息，将预设的数列信息发送至电光调制器，电光调制器将预设的数列信息加载在偏正控制后的偏振光上进行信息编码。
7、优选地，高增益多路光频梳源的整体出光功率至少为+10dbm，光谱工作波长为1310±10 nm；当光频梳源的重频率分别为25ghz、50ghz、100 ghz和200ghz时，相邻光梳之间的间距分别至少为0.14nm、0.28 nm、0.56nm和1.12nm。
8、优选地，波长分离模块可通过衍射光栅、棱镜或多层薄膜滤波技术实现。
9、优选地，衍射光栅是一块刻有大量平行等宽、周期性等距狭缝的平面玻璃或金属片，光栅的狭缝数量很大，分辨率为每毫米几十至几千条；当复色光通过光栅后，它通过规律的结构，使入射光的振幅和/或相位受到周期性空间调制，最后通过衍射的方式将入射光分成多个光束路径，使不同波长的光在空间中沿不同角度散开，最终在不同方向传播，因此不同波长的谱线会在不同的位置出现而形成光谱；
10、优选地，波长分离模块输出的相邻两个波长和之间的角度间距，具体为：
11、；
12、其中，是衍射级数，和是波长分离模块输出的相邻两个波长，是光栅常数，即相邻光栅线之间的距离。
13、优选地，光信号发射器由尾纤与透镜精确定位而成，用于将光纤内的传输光转变成一束准直光。
14、优选地，单个的光信号接收器由一根尾纤和单个准直透镜组成，准直透镜用于将接收到的平行光信号聚焦并经由尾纤进行后续的传输。
15、优选地，还包括光学采样示波器和实时光学示波器，光学采样示波器连接第二光学放大器，实时光学示波器连接光电探测器，光学采样示波器用于采集放大后的接收光信号并生成眼图进行显示，光电探测器用于将接收的放大后的接收光信号转化为电信号，实时光学示波器用于显示接收的电信号，并完成误码率的计算。
16、上述一种基于光频梳的一对多点的自由空间光通信系统，通过使用高增益光频梳源可以得到频率间距稳定、相干的光信号通道；通过使用波长分离单元，可以简单的将包含多波长的单点光源分离得到多个单波长的光信号，且各个光信号将承载有相同的调制信号，从而达到一点对多点的自由空间光信号同步传送；若使用的光频梳源具有较高重复频率的话，即相邻波长间的间隔较远，则单通道可拥有较高速的传输能力。
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1.一种基于光频梳的一对多点的自由空间光通信系统，其特征在于，包括光信号调制与发射端和光信号接收与解调端，其中，光信号调制与发射端包括依次连接的高增益多路光频梳源、光偏振控制器、光电调制单元、第一光学放大器、光信号发射器、波长分离模块和光学准直单元，光信号接收与解调端包括依次连接的光信号接收器、第二光学放大器和光电探测器；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，光信号调制与发射端中还包括设置于高增益多路光频梳源与光偏振控制器中间的第三光学放大器，第三光学放大器用于将多路光频梳源进行光功率的预放大，并将放大后的多路光频梳源发送至光偏振控制器。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，光电调制单元包括电光调制器和可编程光处理器，可编程光处理器连接电光调制器，可编程光处理器携带有预设的数列信息，将预设的数列信息发送至电光调制器，电光调制器将预设的数列信息加载在偏正控制后的偏振光上进行信息编码。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，高增益多路光频梳源的整体出光功率至少为+10dBm，光谱工作波长为 1310±10 nm；当光频梳源的重频率分
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，波长分离模块可通过衍射光栅、棱镜或多层薄膜滤波技术实现。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，衍射光栅是一块刻有大量平行等宽、周期性等距狭缝的平面玻璃或金属片，光栅的狭缝数量很大，分辨率为每毫米几十至几千条；当复色光通过光栅后，它通过规律的结构，使入射光的振幅和/或相位受到周期性空间调制，最后通过衍射的方式将入射光分成多个光束路径，使不同波长的光在空间中沿不同角度散开，最终在不同方向传播，因此不同波长的谱线会在不同的位置出现而形成光谱。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，波长分离模块输出的相邻两个波长和之间的角度间距，具体为：
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，光信号发射器由尾纤与透镜精确定位而成，用于将光纤内的传输光转变成一束准直光。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，单个的光信号接收器由一根尾纤和单个准直透镜组成，准直透镜用于将接收到的平行光信号聚焦并经由尾纤进行后续的传输。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括光学采样示波器和实时光学示波器，光学采样示波器连接第二光学放大器，实时光学示波器连接光电探测器，光学采样示波器用于采集放大后的接收光信号并生成眼图进行显示，光电探测器用于将接收的放大后的接收光信号转化为电信号，实时光学示波器用于显示接收的电信号，并完成误码率的计算。
...【技术特征摘要】
1.一种基于光频梳的一对多点的自由空间光通信系统，其特征在于，包括光信号调制与发射端和光信号接收与解调端，其中，光信号调制与发射端包括依次连接的高增益多路光频梳源、光偏振控制器、光电调制单元、第一光学放大器、光信号发射器、波长分离模块和光学准直单元，光信号接收与解调端包括依次连接的光信号接收器、第二光学放大器和光电探测器；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，光信号调制与发射端中还包括设置于高增益多路光频梳源与光偏振控制器中间的第三光学放大器，第三光学放大器用于将多路光频梳源进行光功率的预放大，并将放大后的多路光频梳源发送至光偏振控制器。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，光电调制单元包括电光调制器和可编程光处理器，可编程光处理器连接电光调制器，可编程光处理器携带有预设的数列信息，将预设的数列信息发送至电光调制器，电光调制器将预设的数列信息加载在偏正控制后的偏振光上进行信息编码。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，高增益多路光频梳源的整体出光功率至少为+10dbm，光谱工作波长为 1310±10 nm；当光频梳源的重频率分别为25ghz、50ghz、100ghz和200ghz时，相邻光梳之间的间距分别至少为0.14nm、0.28 nm、0.56nm和1.12nm。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，波...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘淑洁，杨骏捷，
申请(专利权)人：湖南汇思光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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