1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所航天工程部，上海 201800
为适应空间激光通信组网技术，多体制复用的通信方式应运而生。发送端采用强度调制器兼容实现了开/关键控（OOK）和二进制相移键控（BPSK）调制，接收端通过内差探测方式兼容实现了这两种调制信号的解调。在实际工程应用中，激光通信系统中散粒噪声、电子器件热噪声不可避免地会影响通信性能，在此基础上，进一步分析了强度调制器偏压点误差量与光学滤波器带宽大小对于非相干OOK和相干BPSK通信信噪比的影响。仿真结果表明：光学滤波器带宽对非相干OOK通信性能影响较大，接收光功率-46 dBm时，1 nm滤波带宽的非相干OOK信噪比开销约1.26；接收光功率-50 dBm以下时，20 nm滤波带宽的相干BPSK信噪比开销小于0.02。非相干OOK无编码通信灵敏度在1.25 Gbit/s速率时需满足-46 dBm@10-6，光滤波带宽应不大于0.8 nm，强度调制器偏压误差应控制在半波电压的1%以内。在消共模噪声和优化光滤波带宽条件下，1.25 Gbit/s速率的BPSK无编码通信灵敏度满足-55 dBm@10-6。
激光通信 多体制复用 强度调制器 内差解调 光滤波带宽 激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706016
1 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
提出一种基于四象限探测器跟瞄和通信复用的强度调制直接探测的空间光通信系统，以超声波电机驱动的双光楔为光束偏转执行单元形成光束位置跟踪的闭环系统。驱动电机转动周期为15 ms，位置分辨率为0.83 μrad。经理论分析和实验验证，该系统的位置闭环跟踪-3 dB带宽约为4 Hz。当位置探测误差小于10%时，即光束探测精度小于12 μrad，对应的探测灵敏度为-45.2 dBm。在10 Mbit/s的通信速率和无信号编码下，误码率为1×10-3时对应的通信灵敏度为-44 dBm。验证了利用四象限探测器作为跟踪与通信复用探测器的可行性，可应用于小型化、轻量化的星间激光通信终端。
自由空间光通信 四象限探测器 位置分辨率 跟踪带宽 通信灵敏度 激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706013
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 Laboratory of Space Laser Engineering, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
We analyze a feasible high-sensitivity homodyne coherent optical receiver for demodulating optical quadrature phase-shift keying (QPSK). A fourth-power phase-lock loop based on a digital look-up table is used. Considering the non-negligible loop delay, we optimize the loop natural frequency. Without error correction coding, a sensitivity of ?37 dBm/?35 dBm is achieved, while the bit error rate is below 10?9 at 2.5 Gbaud/5 Gbaud rate. For the QPSK communication system, the bit rate is twice the baud rate. The loop natural frequency is 0.647 Mrad/s, and the minimized steady-state phase-error standard deviation is 3.83°.
coherent optical communication quadrature phase-shift keying phase-lock loop loop natural frequency Chinese Optics Letters
2020, 18(9): 090602
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
报道了一种可宽温稳定工作的高峰值功率亚纳秒被动调Q的Nd∶GdVO4激光器。激光振荡级采用平凹腔结构，以尾纤耦合半导体激光器端面抽运Nd∶GdVO4晶体，以Cr4+∶YAG作为可饱和吸收体进行被动调Q。在抽运吸收能量为5.9 mJ时，振荡级输出峰值功率为1.5 MW,脉冲宽度为600 ps的脉冲激光，单脉冲能量为0.9 mJ，光-光转换效率为15.4%，光束发散角为1.2 mrad。采用端面抽运的双程放大结构对振荡级输出激光进行放大，最终得到峰值功率为3.5 MW，单脉冲能量为2.1 mJ激光输出。测量了不同温度下的激光能量的变化，结果表明,在20~36 ℃的温度范围内，激光输出能量的抖动量(均方根)为5%。激光器结构紧凑、功耗低，可作为未来空间激光应用的光源。
激光器 高峰值功率 窄脉宽 宽温
