美军研发红外激光系统解析国内外激光通信技术发展趋势

2013-05-25 09:02

　　1、系统及其关键技术

　　1.1.系统基本组成

　　为了实现空间光传输与ATP(acquisition tracking pointing)技术，通常需要信号光与信标光。一般的卫星间光通信系统由以下4 部分组成，其主要部件如图1 所示。

　　(1)光天线伺服平台

　　包括天线平台及伺服机构，由计算机控制。在捕获阶段完成捕获扫描，系统处于按预设指令工作状态，将光束导引到粗定位接收视场，从而完成光束捕获。在跟踪、定位阶段，根据跟踪探测器获得的误差信号，经处理后送到伺服执行机构，构成一个负反馈闭环系统，完成精定位。对于运动载体上的光通信系统，为了减小各种扰动误差影响，还需要增加陀螺控制回路。

　　(2)误差检测器

　　包括光天线及光电探测器。光电探测器一般由捕获探测器和定位探测器两部分组成。捕获探测器完成捕获与粗跟踪，并将接收到的光信号引导到定位探测器上，进行精定位，最后调整收发端，使光束对准。

　　(3)控制计算机

　　控制计算机包括中心控制处理器与输入、输出接口设备。控制计算机可以接收卫星控制指令，控制天线伺服平台粗对准光链路的连接方向。捕获阶段可以由预定的程序控制光束扫描和捕获。在跟踪阶段，计算机对误差信号进行计算，并实时地输出信号控制天线伺服平台的粗、精跟踪，完成光束的对准。

　　(4)光学平台

　　收发端机的功能是探测对方发来的信标光，确定信标光方位，给出误差信号使ATP 系统校正接收天线的方位，完成双方光天线的粗对准。在天线已粗对准的情况下，探测双方发来的信号光，并利用信号光在4 象限探测器上的坐标，提供方位误差信号给ATP 单元完成双方天线的精对准和跟踪任务。探测对方发来的信号光，通过放大、解调等电处理，完成通信任务。

　　卫星激光通信系统是在自由空间中利用激光作为信息传输的载体。光束传播过程中发散角很小，所以光束的对准是十分困难，尤其是作为运动卫星间的光通信，完成收发光束的捕获、跟踪、瞄准就成为自由空间激光通信最关键的技术。以上所谈系统只是理论分析，对实际应用国内还有一段很长的路要走。

　　1.2.关键技术

　　在卫星激光通信系统中要实现信号的发送接收，以及光束的精对准，通常都需要信标光与信号光来共同完成。信号在星间传输系统中有以下关键技术。