器。
[0036] 基于Stokes參量識別的偏振調制空間激光通信接收終端，其特殊之處在于，包括 光學接收天線以及依次設置在光學接收天線輸出光路上的接收終端四分之一波片、偏振分 光器件、平衡光電探測器和信號處理裝置，光學接收天線輸出光垂直射入接收終端四分之 一波片，接收終端四分之一波片的輸出光垂直射入偏振分光器件，偏振分光器件輸出的兩 束光分別垂直射入平衡光電探測器的兩個接收面，平衡光電探測器和信號處理裝置電連 接。
[0037] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0038] (1)抗大氣干擾能力強。由于通信發(fā)射終端利用光波的左旋圓偏振態(tài)和右旋圓偏 振態(tài)分別表征通信數(shù)據(jù)電信號中的高電平和低電平，接收端通過檢測光波的Stokes分量 S 3，并且只需判斷S3的正負即可完成通信數(shù)據(jù)的識別，因此即使光波在大氣信道中傳輸時 偏振態(tài)不再保持，依然可以判決出原始通信數(shù)據(jù)。
[0039] (2)由于采用了左旋圓偏振態(tài)和右旋圓偏振態(tài)表征通信數(shù)據(jù)信息，通信發(fā)射和接 收終端的起偏和檢偏器件的偏振方向無需對準，極大的降低了系統(tǒng)復雜度和使用難度。
[0040] (3)結構簡單，易于實現(xiàn)。本發(fā)明所用器件均有成熟產品，并且發(fā)射和通信接收終 端結構簡單，易于實現(xiàn)和推廣。
【附圖說明】
[0041] 圖1是本發(fā)明的原理示意圖；
[0042] 圖2. 1是通信發(fā)射終端原理示意圖；
[0043] 圖2. 2是通信發(fā)射終端參考坐標系；
[0044] 圖3. 1是通/[目接收終端原理不意圖；
[0045] 圖3. 2是通信接收終端參考坐標系；
[0046] 圖4是平衡光電探測器原理示意圖。
【具體實施方式】
[0047] 參照圖1所示，為本發(fā)明的原理示意圖。
[0048] 以1550nm波段激光，傳輸5Gbps的通信數(shù)據(jù)，本發(fā)明基于Stokes參量識別的偏振 調制空間激光通信方法包括如下步驟：
[0049] (1)激光器產生通信激光。
[0050] (2)將步驟（1)中的通信激光轉換為線偏振光。參照圖2. 1，在激光器后面接入一 個起偏器，激光器輸出光垂直射入起偏器，利用起偏器將通信激光轉換為線偏振光。參照圖 2. 2,在與線偏振光傳輸方向垂直的平面內建立通信發(fā)射終端參考坐標系xOy，使得線偏振 方向與通信發(fā)射終端參考坐標系X軸正向夾角為45°。沿通信發(fā)射終端參考坐標系X軸和 y軸方向對線偏振光進行分解，光場耳用瓊斯矩陣表示為：
【主權項】
1. 一種基于Stokes參量識別的偏振調制空間激光通信方法，其特征在于，包括以下步 驟： (1) 激光器產生通信激光； (2) 將步驟（1)中的通信激光轉換為線偏振光； (3) 在通信數(shù)據(jù)電信號的控制下，對步驟（2)得到的線偏振光進行偏振調制，用偏振調 制后的激光作為通信光信號： 當通信數(shù)據(jù)電信號為高電平時將其調制為左旋圓偏振光，當通信數(shù)據(jù)電信號為低電平 時將其調制為右旋圓偏振光； (4) 將步驟（3)調制得到的通信光信號發(fā)射到大氣信道中； (5) 通信光信號在大氣信道中傳輸； (6) 采集經過步驟（5)后的通信光信號； (7) 對步驟（6)中采集得到的通信光信號的偏振態(tài)進行轉換，分別將左旋圓偏振態(tài)和右 旋圓偏振態(tài)轉換為兩個偏振方向正交的線偏振態(tài)； (8) 將步驟（7)中經過偏振態(tài)轉換后的通信光信號分離為偏振方向正交的兩束線偏振 光； (9) 對步驟（8)分離得到的兩束線偏振光分別進行光電轉換，并對轉換得到的電信號進 行差分運算，差分運算輸出的電壓信號與通信光信號Stokes分量S3的大小成正比，以此完 成對通信光信號Stokes分量S3的測量； (10) 利用信號處理裝置對步驟（9)測量到的Stokes分量S3進行判決，當S3〈0時，信號 處理裝置輸出的通信數(shù)據(jù)電信號為高電平；當S3X)時，信號處理裝置輸出的通信數(shù)據(jù)電信 號為低電平。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于Stokes參量識別的偏振調制空間激光通信方法，其特征 在于，步驟（3)中對線偏振光進行偏振調制是在線偏振光光路上設置偏振調制器來實現(xiàn)的。
3. 根據(jù)權利要求1所述的基于Stokes參量識別的偏振調制空間激光通信方法，其特征 在于，步驟（7)中，通信光信號經過通信接收終端四分之一波片將左旋圓偏振態(tài)和右旋圓偏 振態(tài)轉換為兩個偏振方向正交的線偏振態(tài)。
4. 根據(jù)權利要求3所述的基于Stokes參量識別的偏振調制空間激光通信方法，其特征 在于，步驟（8)中，將步驟（7)經過偏振態(tài)轉換后的通信光信號分離為偏振方向正交的兩束 光，是通過在接收終端四分之一波片后接入偏振分光器件，并使接收終端四分之一波片的 本征軸和偏振分光器件本征軸夾角為45°來實現(xiàn)的。
5. 根據(jù)權利要求4所述的基于Stokes參量識別的偏振調制空間激光通信方法，其特征 在于，步驟（9)中，對步驟（8)分離得到的兩束線偏振光分別進行光電轉換，并對轉換得到 的電信號進行差分運算是通過平衡光電探測器實現(xiàn)的。
6. 根據(jù)權利要求1所述的基于Stokes參量識別的偏振調制空間激光通信方法，其特征 在于，上述步驟（3)中，也可以這樣偏振調制：當通信數(shù)據(jù)電信號為高電平時將線偏振光調 制為右旋圓偏振光，當通信數(shù)據(jù)電信號為低電平時將線偏振光調制為左旋圓偏振光；在步 驟（10)利用信號處理裝置對步驟（9)測量到的Stokes分量S3進行判決時，若S3〈0,表示信 號處理裝置輸出的通信數(shù)據(jù)電信號為低電平，若S3>0,表示信號處理裝置輸出的通信數(shù)據(jù) 電號為1?電平。
7. 基于Stokes參量識別的偏振調制空間激光通信發(fā)射終端，其特征在于，包括激光器 以及依次設置在激光器輸出光路上的起偏器、偏振調制器和光學發(fā)射天線，激光器輸出光 垂直射入起偏器，起偏器的輸出光垂直射入偏振調制器。
8. 基于Stokes參量識別的偏振調制空間激光通信接收終端，其特征在于，包括光學 接收天線以及依次設置在光學接收天線輸出光路上的接收終端四分之一波片、偏振分光器 件、平衡光電探測器和信號處理裝置，光學接收天線輸出光垂直射入接收終端四分之一波 片，接收終端四分之一波片的輸出光垂直射入偏振分光器件，偏振分光器件輸出的兩束光 分別垂直射入平衡光電探測器的兩個接收面，平衡光電探測器和信號處理裝置電連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Stokes參量識別的偏振調制空間激光通信方法。該方法在通信數(shù)據(jù)電信號的控制下，對線偏振光進行偏振調制，以左旋圓偏振態(tài)和右旋圓偏振態(tài)表示通信邏輯“1”或“0”；通過檢測通信光信號的Stokes分量S3并判斷其大小，完成通信數(shù)據(jù)電信號的識別。本發(fā)明能夠增強偏振調制空間激光通信系統(tǒng)的大氣信道適應性，并且器件成熟，結構簡單，降低了推廣難度。
【IPC分類】G02B27-28, H04B10-11
【公開號】CN104779997
【申請?zhí)枴緾N201410010281
【發(fā)明人】韓彪, 魏安海, 蘇玉龍, 胡輝, 汪偉, 趙衛(wèi), 謝小平
【申請人】中國科學院西安光學精密機械研究所
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2014年1月9日