大气激光通信系统设计及其光学系统实验.pdf

中文摘要 大气激光通信是一种以激光为载波，大气信道为传输介质的无线通信方式， 具有低成本、安装快捷、安全性高等优点，其应用领域和市场前景非常广阔。本 课题的目的是改进设计一套低成本、高带宽的激光通信端机，它主要由光学系统， 收发电路以及对准、捕获和跟踪系统组成。 光学系统用来实现端机信号的空间传输，包括发射天线和接收天线两个部 分。发射天线使用伽利略望远镜，在压缩激光发散角的同时，减小了发射天线的 尺寸，从而简化了整个系统的大小。接收天线使用了开普勒望远镜，最大限度的 接收光信号，并将其压缩耦合至接收装最。 发射电路部分采用了新型的半导体垂直腔面激光器VCSEL作为信号发射装 置，并选用了相应的驱动芯片实现电光转换。经过完善的电路设计可以实现芯片 对激光器发射功率的监控和调整以及适当的温度补偿。接收部分采用了高增益的 雪崩二极管APD作为微弱激光信号的接收器件，分析了APD的最佳倍增增益， 并针对APD的增益会发生温漂的现象设计了温度监测和反向电压偏置电路。 对准、捕获和跟踪系统是用来保证收发端机在工作过程中安全通信的关键装 置。它可以克服由于建筑物摆动或大气扰动等造成的收发端机间主光线的偏移而 产生的通信链路中断。该系统采用了位置敏感探测器PSD作为位置误差信息的 获取装置，并采用了高反应速度、高分辨率的快速倾斜镜实时调整出射光束以重 新对准链路，连续传输信息。 论文的最后详细说明了光学系统的调试过程和调试结果，并对实验结果进行 了分析，论证了光学系统的可行性。 关键词：大气激光通信，垂直腔面激光器，高增益雪崩二极管，对准、捕获和 跟踪系统，快速倾斜镜，位置敏感探测器 ABSTRACT free a wireless Atmosphericspaceoptical new-style system(FSO)is transmits in laser．The communicationdevicewhich information atmosphereby haswide fieldand economicbenefitbecauseofthe system applying good advantage oflow andconvenient ofthis is costs，hJIghsecrecy setting．Theobjectiveproject a bandwidthwitIllowcostlaser device．whichis designinghigh communicating module consist andreceiver and and system，transmittal ofoptical pointing、acquiring trackingsystem． Thefunctionof is datain andit．include opticalsystemtransferringatmosphere aerial is and antenna．Thefunc