【摘要】：與傳統(tǒng)微波通信技術相比,自由空間光通信技術由于良好的發(fā)射效率、靈敏度及保密性常被各國用于星間通信之中。空間光通信一般具備信標光和通信光兩個光通信發(fā)射系統(tǒng),通信時二者的光功率及光束發(fā)散角皆會隨著傳輸距離的變化而發(fā)生改變。由于本文的星間通信研究背景屬于遠距離通信,因此只需要考慮遠距離傳輸情況。信標光要求光束發(fā)散角較大而通信光要求光束發(fā)散角較小,但二者的功率要求都比較高。本文提出一種單光源對準及通信技術手段,即利用一個激光器同時作為兩個發(fā)射系統(tǒng)的共同光源。文章只對信標光發(fā)射系統(tǒng)做簡要的研究說明,重點研究通信光發(fā)射系統(tǒng)的調制和驅動技術。首先基于激光器和直接調制的理論基礎設計800nm波段半導體激光器集成驅動模塊,其中包括直接調制、溫度控制,功率控制和限流保護電路;通過運用強度調制直接檢測方案對集成驅動模塊進行實驗檢測;最后對實驗結果進行采集和分析,并結合實驗中啁啾限制及振蕩現(xiàn)象的分析對集成模塊進行調試和改進。單光源對準及通信技術能夠在保障系統(tǒng)功能的同時降低系統(tǒng)的質量、體積、功耗及成本,雖然國外已有類似的研究先例,但相關的試驗并未成功。通過本文的研究為今后國內空間光通信系統(tǒng)微型化、輕量化及低能耗的發(fā)展開拓了思路。
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN248
【圖文】：

1.2.1 國外研究概況近些年國內外的光通信試驗和研究層出不窮，運用的調制技術也各不相同，自由空間光通信系統(tǒng)迅猛的發(fā)展趨勢帶動了其中調制技術飛躍式的發(fā)展。下面將介紹一些近年來國際上進行的自由空間光通信試驗和試驗中運用的調制技術。（1）ESA（歐洲航天局）由 ESA （歐洲航天局）在強度調制/直接探測（ IM /DD ）的通信體制下進行的SILEX 激光星間鏈路實驗，由于調制技術的飛速發(fā)展和通信系統(tǒng)傳輸容量的不斷提升，系統(tǒng)終端的重量、體積和功耗等射頻系統(tǒng)性都得到大幅度的簡化和提升[12]。2016 年 ESA 實施的數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)（ European Data Relays System, EDRS）試驗里，利用零差相干調制（ BPSK）成為國際上第一個投入運行的通信項目，通信終端的運用代表了歐盟在自由空間光通信領域的飛躍性突破[13]；2016年 1 月 27 日，ESA發(fā)射了首顆EDRS A衛(wèi)星GEO（Geosynchronous Orbit）；2016年 6 月1日，ESA首次公布了哨兵1號衛(wèi)星以600 Mb /s的速率向EDRS A高軌衛(wèi)星傳送的圖像。EDRS A通過激光或者微波與LEO衛(wèi)星相聯(lián)通，利用1064nm的激光通信能夠達到300 Mb /s 的通信速率，實際功耗為180W ；終端重量僅為53kg ，通信距離在45000 75000km之間。

1.2.1 國外研究概況近些年國內外的光通信試驗和研究層出不窮，運用的調制技術也各不相同，自由空間光通信系統(tǒng)迅猛的發(fā)展趨勢帶動了其中調制技術飛躍式的發(fā)展。下面將介紹一些近年來國際上進行的自由空間光通信試驗和試驗中運用的調制技術。（1）ESA（歐洲航天局）由 ESA （歐洲航天局）在強度調制/直接探測（ IM /DD ）的通信體制下進行的SILEX 激光星間鏈路實驗，由于調制技術的飛速發(fā)展和通信系統(tǒng)傳輸容量的不斷提升，系統(tǒng)終端的重量、體積和功耗等射頻系統(tǒng)性都得到大幅度的簡化和提升[12]。2016 年 ESA 實施的數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)（ European Data Relays System, EDRS）試驗里，利用零差相干調制（ BPSK）成為國際上第一個投入運行的通信項目，通信終端的運用代表了歐盟在自由空間光通信領域的飛躍性突破[13]；2016年 1 月 27 日，ESA發(fā)射了首顆EDRS A衛(wèi)星GEO（Geosynchronous Orbit）；2016年 6 月1日，ESA首次公布了哨兵1號衛(wèi)星以600 Mb /s的速率向EDRS A高軌衛(wèi)星傳送的圖像。EDRS A通過激光或者微波與LEO衛(wèi)星相聯(lián)通，利用1064nm的激光通信能夠達到300 Mb /s 的通信速率，實際功耗為180W ；終端重量僅為53kg ，通信距離在45000 75000km之間。

（GeosynchronousOrbit ,GEO）與地面站的雙向通信，同時還通過GEO進行了地面接收站之間的中繼通信。 NASA將于2020年在國際空間站上展開測試一種正在開發(fā)的集成光子學（Intergrated Photonics）調制解調器，為了克服大氣湍流還增加了DPSK 單元，這種新型的設備將用于LCRD項目之中并進行演示驗證。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 趙紅艷;;光纖通信在廣播電視系統(tǒng)中的應用[J];西部廣播電視;2015年17期

2 王碩;;自由空間量子通信綜述[J];艦船電子對抗;2015年04期

3 李平陽;;簡述空間光通信技術的發(fā)展及思考[J];計算機光盤軟件與應用;2014年22期

4 張倩;杜建賓;張亞如;;三極管的偏置電路[J];科技資訊;2014年16期

5 蔣鍇;李沛旭;張新;湯慶敏;夏偉;徐現(xiàn)剛;;非對稱結構大功率940nm量子阱激光器[J];強激光與粒子束;2014年05期

6 韓彬;檀正東;周旋;陳勇;王海英;李明雨;史建衛(wèi);;激光軟釬焊技術在SMT領域內的現(xiàn)狀與展望[J];電子工業(yè)專用設備;2014年01期

7 龍睿;王海龍;龔謙;宋志棠;封松林;;基于半導體外腔激光器的光反饋研究[J];通信技術;2013年06期

8 張悅玲;楊紹巖;張曉娟;;基于MSP430F449的半導體激光器溫控系統(tǒng)設計[J];光電技術應用;2012年03期

9 郭山河;田云霞;王志軍;王連元;;半導體激光光源光學性能的探討[J];大學物理實驗;2012年02期

10 王冬;呂勇;;調制型半導體激光器恒流驅動電路設計[J];現(xiàn)代電子技術;2010年07期

相關博士學位論文 前3條

1 劉星彤;基于脆弱性分析的量子密碼安全性研究[D];國防科學技術大學;2014年

2 陳杰;采用智能天線陣的無線通信系統(tǒng)研究和設計[D];西安電子科技大學;2013年

3 楊清波;星地下行相干激光通信系統(tǒng)接收性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

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1 梁靜堅;光注入與光反饋半導體激光器光生微波基礎研究[D];電子科技大學;2016年

2 李敘倫;V型腔可調諧半導體激光器啁啾特性研究[D];浙江大學;2015年

3 馬美娜;大氣效應對相干光通信系統(tǒng)性能影響研究[D];西安電子科技大學;2014年

4 莫少武;雙通道半導體激光器驅動技術的研究[D];中南大學;2013年

5 李洋;大功率半導體激光器調制技術研究[D];長春理工大學;2013年

6 王偉良;空間光通信發(fā)射系統(tǒng)控制技術的研究[D];長春理工大學;2012年

7 齊忠亮;小功率半導體激光器的恒溫控制與驅動方法的研究[D];哈爾濱理工大學;2012年

8 陳苗;半導體激光器和光探測器等效電路模型研究[D];電子科技大學;2011年

9 馬良川;基于ATMEGA88的半導體激光器驅動器的設計與實現(xiàn)[D];安徽大學;2011年

10 范燕;光注入下外光反饋半導體激光器輸出自相關特性[D];西南大學;2009年

本文編號：2770137