中国电子科技集团公司第二十九研究所， 成都 610036
卫星激光通信链路是一项实现卫星大规模星座组网的关键技术。相干激光链路灵敏度高、抗背景干扰、速率升级空间大，在星间激光链路中应用广泛。文章建立了带有前置掺铒光纤放大器(EDFA)的卫星相干激光通信终端的信噪比分析模型，仿真分析了EDFA功率增益、EDFA噪声系数、本振光功率、信号光功率、光放后端光带宽、基带前端电带宽对终端输出信噪比的影响以及各种输出噪声功率占比的情况，得到了带有前置EDFA卫星相干激光通信终端的信噪比参数特性。
卫星激光通信 相干激光通信 光纤放大器 信噪比 误码率 satellite laser communication coherent laser communication optical fiber amplifier signal to noise ratio bit error rate
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Space Laser Communication and Detection Technology, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Department of Aerospace Laser Engineering, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
An optical phase locking method based on direct phase control is proposed. The core of this method is to synchronize the carrier by directly changing the phase of the local beam. The corresponding experimental device and the supporting algorithm were configured to verify the feasibility of this method. Phase locking can be completed without cycle skipping, and the acquisition time is 530 ns. Without an optical preamplifier, a sensitivity of is obtained, and the bit error rate is for 2.5 Gbit/s binary phase-shift keying modulation. The measured standard deviation of the phase error is 5.2805°.
space coherent laser communication direct phase control optical phase-locked loop IQ modulation Chinese Optics Letters
2022, 20(6): 060601
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230022
由于解析法在研究相干光通信的相位补偿等问题中存在困难,采用多层相位屏分步传输的数值仿真方法研究大气湍流对星地相干 光通信下行传输的影响。首先建立了卫星地面之间的大气湍流中激光传输的仿真模型,可以实现不同天顶角和不同湍流条件下 的光传输仿真计算。然后用其进行地球同步轨道(GEO)卫星下行光通信的数值仿真分析,并通过与理论值的对比来检验算法的可靠性。 最后结合二进制相移键控(binary phase shift keying, BPSK)相干激光通信系统的误码率(bit error rate, BER)模型, 计算分析了下行激光通信信号的衰落系数和BER。
星地相干激光通信 大气湍流 二进制相移键控 数值仿真 误码率 satellite-to-ground coherent laser communication turbulence binary phase shift keying simulation bit error rate 大气与环境光学学报
2018, 13(4): 258
1 中国科学院光束控制重点实验室, 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
3 电子科技大学 空天科学技术研究院, 成都 610054
针对本振光为高斯分布, 接收信号光经望远镜聚焦后为艾里分布的情况, 首先对高斯和艾里函数用数值计算的方式得到两种光斑最大外差效率: 当艾里斑直径和高斯光束束腰直径之比为1.719时, 最大外差效率为81.45%; 然后介绍了光的标量衍射和Zernike像差理论, 分析了夫琅禾费衍射适用于相干聚焦光场的条件, 计算了平面、高斯、艾里光场和Zernike像差的采样要求, 对存在各种像差的光学系统的外差效率进行了仿真, 分析了倾斜、离焦、像散、慧差、球差等基本像差及组合像差对外差效率的影响, 结果表明: 各种像差对外差效率的影响从低到高分别为像散、倾斜、离焦、慧差和球差; 3dB外差效率损失对应相干系统的指标为跟踪误差优于1μrad(RMS), 组合波像差优于0.1λ。研究结果对相干激光通信系统的链路损耗分配和光机系统的工程设计具有指导意义。
星间相干激光通信 标量衍射 泽尼克像差 本振光 外差效率 inter-satellite coherent laser communication syste scalar diffraction Zernike aberrations local oscillator wave heterodyne efficiency
1 中国科学院 自适应光学重点实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院 光电技术研究所, 四川 成都 610209
针对大气湍流引起的激光光强、相位和传输方向的随机变化对大气激光通信质量的影响,开展了用自适应光学(AO)技术校正大气湍流影响的研究。定量分析了自适应光学技术在通信波段校正大气湍流的效果。利用中国科学院光电技术研究所研制的安装在云南丽江高美谷观测站的1.8 m望远镜和127单元AO系统,在1 550 nm通信波段对不同高度角的恒星进行了大气湍流校正实验。通过采集校正后的恒星图像,分析了校正后的斯特勒尔比,同时记录下当时的大气相干长度,由此得到了在不同大气湍流条件下的校正效果。实验表明,当大气湍流强度D/r0(1 550 nm)小于6.5时,校正后的波面RMS值可以小于1 rad,即在中弱大气湍流条件下,该AO系统可以有效地对大气湍流进行校正。
自适应光学 相干激光通信 大气湍流 波面校正 adaptive optics coherent laser communication atmospheric turbulence wavefront correction 光学 精密工程
2014, 22(10): 2605
1 电子科技大学 航空航天学院，四川 成都 610504
2 中国空间技术研究院 西安分院，陕西 西安 710000
分析了星地相干激光二进制相移键控(BPSK)通信系统中自适应校正波前残差与相干效率的关系；讨论了自适应校正下相干效率和误码概率的动态特征；然后，研究了大气闪烁对相干效率和通信误码率的影响。在假设接收强度均匀分布的前提下建立了波前残差均方根值与相干效率的理论关系，采用频率直方图方法仿真了相干效率以及相应的误码概率的概率分布函数，计算了不同校正残差和闪烁条件下的通信平均误码率。结果表明：波前残差大于1 rad时，相干效率主要受波前残差影响，自适应校正性能达到衍射极限时才能获得10-8的误码率，但此时大气闪烁可能会使误码率增大两个数量级。
相干激光通信 大气湍流 自适应光学系统 波前误差 大气闪烁 误码率 coherent laser communication atmospheric turbulence adaptive optical system wavefront error atmospherical scintillation Bit Error Rate(BER)光学精密工程第22卷
1 空军工程大学 信息与导航学院, 陕西 西安 710077
2 电子科技大学 物理电子学院, 四川 成都 610054
单个激光波长受卫星相干光通信系统中反射镜的影响, 其波前将会发生不可预期的变化。研究了波前在单个反射镜面形畸变下的变化, 并分析了它对卫星相干光通信效率的影响。仿真结果表明, 畸变位置处的峰谷值是影响激光波前的主要因数, 而畸变的大小对链路性能的影响却有限。
相干激光通信 反射镜面形 相干效率 coherent laser communication surface shape of mirror coherent efficiency
1 广西大学物理科学与工程技术学院，广西 南宁 530004
2 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
综合利用锂酸铌(LiNbO3)晶体的双折射效应和电光效应，设计了一种适用于相干光通信系统的新型空间光桥接器。其由4块结构相同的具有电极控制的晶片和一块检偏双折射元件所组成，两对双折射晶体光学平板利用双折射效应分别实现信号光和本振光的偏振分离和合束，电光调制则产生所需的相移。通过调整晶片的控制电压，可从检偏双折射元件输出四通道的相对相位差为90°的信号/本振合成光。与以往的空间光桥接器相比，该桥接器具有结构紧凑、损耗小和相栘性能稳定的优点。
相干光通信 空间光桥接器 双折射效应 电光效应 90°相移
1 燕山大学 信息工程学院，河北 秦皇岛 066004
2 西安空间无线电技术研究所，陕西 西安 710000
针对星间相干激光通信中卫星平台的振动造成发射天线和接收天线的瞄准角误差，使系统信号信噪比下降，误码率(BER)增加，该文以瑞利分布作为振动造成的瞄准角误差模型，结合高斯本振光和艾里信号光外差检测模型，以PSK零差通信体制为例分析卫星振动对系统的瞬时误码率和平均误码率的影响，给出误码率仿真计算结果。指出接收天线瞄准角误差对星间光通信质量影响很大，在瞄准角误差的标准偏差σ小于1μrad范围内，系统误码率小于10－6。
星间相干激光通信 卫星平台振动 误码率 信噪比 intersatellite coherent laser communication satellite platform vibration BER signal-to-noise ratio
