(19)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局(12)發(fā)明專利(10)授權(quán)公告號(hào)CN115567115B(65)同一申請(qǐng)的已公布的文獻(xiàn)號(hào)(73)專利權(quán)人北京遙測(cè)技術(shù)研究所(72)發(fā)明人王建軍劉向南陳虹達(dá)李曉亮于勇(74)專利代理機(jī)構(gòu)北京巨弘知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11673專利代理師張婧US2021013966A1,2021.一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)本發(fā)明提供一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，包括大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控探測(cè)單元、相位控制單元，大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線實(shí)現(xiàn)光束大角度范圍的偏轉(zhuǎn)，中繼光路實(shí)現(xiàn)光束的跟蹤并耦合至光纖，光纖移相器和光纖合束器將經(jīng)由多個(gè)孔徑光學(xué)相控陣天線耦合到光纖的光進(jìn)行相干合成，以增強(qiáng)接收信號(hào)的光功率。本發(fā)明通過(guò)對(duì)各孔徑光學(xué)相控陣角度偏轉(zhuǎn)的分時(shí)控制，克服了光學(xué)相控陣天線大角度偏轉(zhuǎn)響應(yīng)時(shí)間造成激光通信中斷的影響，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)相控陣激光通信大角度范圍內(nèi)連續(xù)不間斷的高945678O21.一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，其特征在于：包括依次光連接的大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線(1)、中繼光路(2)、光纖移相器(3),與所述光纖移相器(3)的輸出端依次連接的光纖合束器(4)、光纖分束器(5),與所述光纖分束器(5)輸出端分別連接的相干解調(diào)單元(6)、光功率探測(cè)單元(7)和與所述光功率探測(cè)單元(7)、所述光纖移相器(3)均連接的相位控制單元(8),所述大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線(1)、所述中繼光路(2)和所述光纖移相器(3)的數(shù)量均為至少兩個(gè)，所有的所述光纖移相器(3)均與所述相位控制單元所述大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線(1)接收信號(hào)光束后輸出至所述中繼光路(2),所述中繼光路(2)進(jìn)行光束捕獲的反饋、跟蹤并耦合進(jìn)光纖后輸出至所述光纖移相器(3),所述光纖移相器(3)和所述光纖合束器(4)將多路光纖的耦合光進(jìn)行相干合成后輸出至所述光纖分束器(5),所述光纖分束器(5)將接收光信號(hào)部分輸出至所述光功率探測(cè)單元(7),所述光功率探測(cè)單元(7)對(duì)合成后的光功率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋到所述相位控制單元(8),所述相位控制單元(8)控制所述光纖移相器(3)進(jìn)行相位調(diào)整，所述光纖分束器(5)將接收光信號(hào)的另一部分輸出至所述相干解調(diào)單元(6)進(jìn)行相干探測(cè)和信息解調(diào)；所述大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線(1)為基于級(jí)聯(lián)液晶偏振光柵、體布拉格光柵和雙折射棱鏡的大角度偏轉(zhuǎn)光學(xué)相控陣天線，所述大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線(1)中設(shè)置1/2波片控制器，每個(gè)所述大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線(1)可分時(shí)控制；所述中繼光路(2)包括依次設(shè)置在所述大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線(1)輸出光路上的收束系統(tǒng)(21)、法拉第旋光器(22)、快速反射鏡(23),設(shè)置在所述快速反射鏡(23)反射光路上的第一分光鏡(24),依次設(shè)置在所述第一分光鏡(24)反射光路上的第一偏振片(25)、第一匯聚透鏡(26)、捕獲探測(cè)器(27),設(shè)置在所述快速反射鏡(23)反射光路上的第二分光鏡(28),依次設(shè)置在所述第二分光鏡(28)反射光路上的第二偏振片(29)、第二匯聚透鏡(2a)、精跟蹤探測(cè)器(2b)和設(shè)置在所述快速反射鏡(23)反射光路上的耦合準(zhǔn)直器(2c),所述第二分光鏡(28)設(shè)置在所述第一分光鏡(24)和所述耦合準(zhǔn)直器(2c)之間，所述光纖移相器(3)設(shè)置在所述耦合準(zhǔn)直器(2c)的輸出光路上；信號(hào)光進(jìn)入所述收束系統(tǒng)(21)進(jìn)行收束后輸出，所述法拉第旋光器(22)將信號(hào)光偏振方向偏轉(zhuǎn)45°后經(jīng)所述快速反射鏡(23)反射再進(jìn)行分光：第一部分光透過(guò)所述第一偏振片(25)經(jīng)所述第一匯聚透鏡(26)匯聚到所述捕獲探測(cè)器(27),光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)根據(jù)所述捕獲探測(cè)器(27)的光斑成像位置對(duì)光學(xué)相控陣光束的偏振態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制以進(jìn)行捕獲和粗跟蹤；第二部分光透過(guò)所述第二偏振片(29)經(jīng)所述第二匯聚透鏡(2a)匯聚到所述精跟蹤探測(cè)器(2b),所述光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)根據(jù)所述精跟蹤探測(cè)器(2b)的光斑成像位置對(duì)所述快速反射鏡(23)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制以進(jìn)行精跟蹤；第三部分光通過(guò)所述耦合準(zhǔn)直器(2c)耦合到單模光纖并輸出至所述光纖移相器(3)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，其特征在于：一個(gè)所述大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線(1)接收的信號(hào)光為一個(gè)子孔徑信號(hào)光，光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)進(jìn)行多個(gè)子孔徑信號(hào)光的接收拼接后通過(guò)相位延遲進(jìn)行系統(tǒng)的共相并控制每個(gè)所述大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線(1)的偏轉(zhuǎn)時(shí)刻；所述子孔徑信號(hào)光的電矢量分別為：3第i個(gè)子孔徑信號(hào)光的初始相位，n為所述子孔徑信號(hào)光的總數(shù)，@為信號(hào)光的頻率，△@為信號(hào)光的調(diào)制頻率；所述光纖合束器(4)輸出的合束信號(hào)光電矢量E(t)為：所述相位控制單元(8)根據(jù)所述光功率探測(cè)單元(7)測(cè)得的所述合束信號(hào)光電矢量E(t)調(diào)整所述光纖移相器(3)的相位以使所述大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線(1)的接收光束共相。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，其特征在于：所述光纖移相器(3)為單臂直線型鈮酸鋰電光相位調(diào)制器或壓電陶瓷環(huán)光纖相位調(diào)制器；所述光纖合束器(4)為N×1單模光纖合束器，N的數(shù)量與所述大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，其特征在于：所述光纖分束器(5)為1分3結(jié)構(gòu)形式、分光比為8:1:1。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，其特征在于：所述光纖分束器(5)包括串聯(lián)的兩個(gè)1分2光纖分束器，每個(gè)所述光纖分束器的分光比均為9:1。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，其特征在于：所述相干解調(diào)單元(6)根據(jù)發(fā)射端相干調(diào)制方式進(jìn)行匹配，所述相干解調(diào)單元(6)相干調(diào)制信號(hào)解調(diào)機(jī)制為外差相干探測(cè)或零差相干探測(cè)；所述光功率探測(cè)單元(7)為光纖式光功率計(jì)，所述光功率探測(cè)單元(7)的工作波長(zhǎng)范圍覆蓋信號(hào)光的波長(zhǎng)；所述相位控制單元(8)使用的控制算法包括以下任意一種或多種：隨機(jī)并行梯度算法、7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，其特征在于：還包括與所述光纖分束器(5)輸出端連接的激光發(fā)射單元(9);光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)也可進(jìn)行各孔徑光學(xué)相控陣天線的共相發(fā)射，所述共相發(fā)射的過(guò)程為：所述激光發(fā)射單元(9)發(fā)射的信號(hào)光依次經(jīng)所述光纖分束器(5)、所述光纖合束器(4)、所述光纖移相器(3)、所述中繼光路(2)和所述大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線(1)逆向發(fā)射到對(duì)方激光通信終端。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，其特征在于：所述激光發(fā)射單元(9)包括依次連接的發(fā)射激光器(91)、調(diào)制器(92)和光纖放大器4大。5技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)。背景技術(shù)[0002]與傳統(tǒng)機(jī)械式掃描跟蹤技術(shù)相比，光學(xué)相控陣技術(shù)具有掃描靈活、偏轉(zhuǎn)速度快、指向精度高、空間分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。在空間激光通信、激光雷達(dá)和光電對(duì)抗等領(lǐng)域具有廣泛的光學(xué)相控陣、液晶偏振光柵等多種技術(shù)手段，但無(wú)論哪種技術(shù)手段，都存在接收面積大、偏轉(zhuǎn)角度范圍寬、偏轉(zhuǎn)效率高、偏轉(zhuǎn)速度快不可兼得的弊端，限制了光學(xué)相控陣在激光通信的陣相比，液晶光學(xué)相控陣接收面積大、技術(shù)成熟，因此通常采用液晶光學(xué)相控陣與體全息光北卡羅來(lái)納州立大學(xué)(《J.Buck,S.Serati,L.Hosting,etal.Polarizati8395,83950F-1-6)成功研制了液晶偏振光柵，實(shí)現(xiàn)了±56°范圍內(nèi)的光束偏轉(zhuǎn)；2006年，美國(guó)雷神公司(Wide-anglebeamsteeringsystem,美國(guó)專利，專利號(hào)US7428100)采用液晶光學(xué)相控陣與體全息光柵技術(shù)可實(shí)現(xiàn)±45°范圍內(nèi)的光束連續(xù)偏轉(zhuǎn)；2012年，我國(guó)中科院光電技術(shù)研究所的肖文奔等人(基于Wollaston棱鏡的大角度液晶光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。光學(xué)技術(shù)，2012,38(6):588-592)采用液晶光學(xué)相控陣與Wollaston棱鏡實(shí)現(xiàn)了±13.25°范圍內(nèi)的光束連續(xù)偏轉(zhuǎn)；2020年，電子科技大學(xué)的劉曉鵬等人(基于液晶激光轉(zhuǎn)向器和LCPG的級(jí)聯(lián)光束控制方法。電子科技大學(xué)，2020)采用液晶光學(xué)相控陣與液晶偏振光柵實(shí)現(xiàn)了±13°范圍內(nèi)的光束連續(xù)偏轉(zhuǎn)。由于受上述偏轉(zhuǎn)器件響應(yīng)時(shí)間的限制，系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)大角度步進(jìn)偏轉(zhuǎn)過(guò)程中的連續(xù)穩(wěn)定跟蹤，從而容易造成激光通信的中斷。發(fā)明內(nèi)容[0004]本發(fā)明是為了解決單孔徑大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣造成激光通信的中斷問(wèn)題，提供一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)各孔徑光學(xué)相控陣角度偏轉(zhuǎn)的分時(shí)控制，克服了大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣響應(yīng)時(shí)間造成激光通信中斷的影響，實(shí)現(xiàn)大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣激光通信的連續(xù)不間斷高速通信；同時(shí)通過(guò)接收孔徑的拼接可進(jìn)一步擴(kuò)大接收面積，提高激光通信的傳輸距離和通信穩(wěn)定性。[0005]本發(fā)明提供一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，包括依次光連接的大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線、中繼光路、光纖移相器，與光纖移相器的輸出端依次連接的光纖合束器、光纖分束器，與光纖分束器輸出端分別連接的相干解調(diào)單元、光功率探測(cè)單元和與光功率探測(cè)單元、光纖移相器均連接的相位控制單元，大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線、中繼6光路和光纖移相器的數(shù)量均為至少兩個(gè)，所有的光纖移相器均與相位控制單元相連；[0006]大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線接收信號(hào)光束后輸出至中繼光路，中繼光路進(jìn)行光束捕獲的反饋、跟蹤并耦合進(jìn)光纖后輸出至光纖移相器，光纖移相器和光纖合束器將多路光纖的耦合光進(jìn)行相干合成后輸出至光纖分束器，光纖分束器將接收光信號(hào)部分輸出至光功率探測(cè)單元，光功率探測(cè)單元對(duì)合成后的光功率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋到相位控制單元，相位控制單元控制光纖移相器進(jìn)行相位調(diào)整，光纖分束器將接收光信號(hào)的另一部分輸出至相干解調(diào)單元進(jìn)行相干探測(cè)和信息解調(diào)。[0007]本發(fā)明所述的一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，作為優(yōu)選方式，大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線為基于級(jí)聯(lián)液晶偏振光柵、體布拉格光柵和雙折射棱鏡的大角度偏轉(zhuǎn)光學(xué)相控陣天線，大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線中設(shè)置1/2波片控制器，每個(gè)大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線可分時(shí)控制。[0008]本發(fā)明所述的一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，作為優(yōu)選方式，中繼光路包括依次設(shè)置在大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線輸出光路上的收束系統(tǒng)、法拉第旋光器、快速反射鏡，設(shè)置在快速反射鏡反射光路上的第一分光鏡，依次設(shè)置在第一分光鏡反射光路上的第一偏振片、第一匯聚透鏡、捕獲探測(cè)器，設(shè)置在快速反射鏡反射光路上的第二分光鏡，依次設(shè)置在第二分光鏡反射光路上的第二偏振片、第二匯聚透鏡、精跟蹤探測(cè)器和設(shè)置在快速反射鏡反射光路上的耦合準(zhǔn)直器，第二分光鏡設(shè)置在第一分光鏡和耦合準(zhǔn)直器之間，光纖移相器設(shè)置在耦合準(zhǔn)直器的輸出光路上；[0009]信號(hào)光進(jìn)入收束系統(tǒng)進(jìn)行收束后輸出，法拉第旋光器將信號(hào)光偏振方向偏轉(zhuǎn)45°后經(jīng)快速反射鏡反射再進(jìn)行分光：第一部分光透過(guò)第一偏振片經(jīng)第一匯聚透鏡匯聚到捕獲探測(cè)器，光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)根據(jù)捕獲探測(cè)器的光斑成像位置對(duì)光學(xué)相控陣光束的偏振態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制以進(jìn)行捕獲和粗跟蹤；第二部分光透過(guò)第二偏振片經(jīng)第二匯聚透鏡匯聚到精跟蹤探測(cè)器，光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)根據(jù)精跟蹤探測(cè)器的光斑成像位置對(duì)快速反射鏡進(jìn)行實(shí)時(shí)控制以進(jìn)行精跟蹤；第三部分光通過(guò)耦合準(zhǔn)直器耦合到單模光纖并輸出至光纖移相器。[0010]本發(fā)明所述的一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，作為優(yōu)選方式，一個(gè)大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線接收的信號(hào)光為一個(gè)子孔徑信號(hào)光，光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)進(jìn)行多個(gè)子孔徑信號(hào)光的接收拼接后通過(guò)相位延遲進(jìn)行系統(tǒng)的共相并控制每個(gè)大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線的偏轉(zhuǎn)時(shí)刻；[0011]子孔徑信號(hào)光的電矢量分別為：個(gè)子孔徑信號(hào)光的初始相位，n為子孔徑信號(hào)光的總數(shù)，@為信號(hào)光的頻率，△@為信號(hào)光的調(diào)制頻率；[0017]光纖合束器輸出的合束信號(hào)光電矢量E為：7[0019]相位控制單元根據(jù)光功率探測(cè)單元測(cè)得的合束信號(hào)光電矢量E調(diào)整光纖移相器的相位以使大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線的接收光束共相。[0020]本發(fā)明所述的一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，作為優(yōu)選方式，光纖移相器為單臂直線型鈮酸鋰電光相位調(diào)制器或壓電陶瓷環(huán)光纖相位調(diào)制器；[0021]光纖合束器為N×1單模光纖合束器，N的數(shù)量與大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線的數(shù)量相同。[0022]本發(fā)明所述的一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，作為優(yōu)選方[0023]本發(fā)明所述的一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，作為優(yōu)選方式，光纖分束器包括串聯(lián)的兩個(gè)1分2光纖分束器，每個(gè)光纖分束器的分光比均為9:1。[0024]本發(fā)明所述的一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，作為優(yōu)選方式，相干解調(diào)單元根據(jù)發(fā)射端相干調(diào)制方式進(jìn)行匹配，相干解調(diào)單元相干調(diào)制信號(hào)解調(diào)機(jī)制為外差相干探測(cè)或零差相干探測(cè)；[0025]光功率探測(cè)單元為光纖式光功率計(jì)，光功率探測(cè)單元的工作波長(zhǎng)范圍覆蓋信號(hào)光的波長(zhǎng)；[0026]相位控制單元使用的控制算法包括以下任意一種或多種：隨機(jī)并行梯度算法、爬[0027]本發(fā)明所述的一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，作為優(yōu)選方式，還包括與光纖分束器輸出端連接的激光發(fā)射單元；[0028]光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)也可進(jìn)行各孔徑光學(xué)相控陣天線的共相發(fā)射，共相發(fā)射的過(guò)程為：激光發(fā)射單元發(fā)射的信號(hào)光依次經(jīng)光纖分束器、光纖合束器、光纖移相器、中繼光路和大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線逆向發(fā)射到對(duì)方激光通信終端。[0029]本發(fā)明所述的一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，作為優(yōu)選方式，激光發(fā)射單元包括依次連接的發(fā)射激光器、調(diào)制器和光纖放大器；[0030]發(fā)射激光器為光纖激光器或半導(dǎo)體激光器或固體激光器，發(fā)射激光器為單頻、單模激光光源；調(diào)制器根據(jù)通信方式和信息對(duì)發(fā)射激光器輸出光進(jìn)行調(diào)制后輸出至光纖放大器，光纖放大器對(duì)激光功率進(jìn)行放大。[0031]本發(fā)明要解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，其特征在于包括大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線、中繼光路、光纖移相器、[0032]經(jīng)過(guò)大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線的光束，由中繼光路實(shí)現(xiàn)光束捕獲的反饋、高精度跟蹤和高效率耦合至光纖，利用光纖移相器和光纖合束器將多路光纖的光進(jìn)行相干合成，合成后的光通過(guò)光纖分束器一分為二：小部分光經(jīng)光纖傳輸?shù)焦夤β侍綔y(cè)單元對(duì)合成后的光功率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋到相位控制單元，對(duì)光纖移相器進(jìn)行控制；大部分光經(jīng)光纖傳輸?shù)较喔山庹{(diào)單元進(jìn)行相干探測(cè)與解調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)激光通信信號(hào)的接收與信息解調(diào)。[0033]激光發(fā)射單元中激光器發(fā)射相應(yīng)波段的光，經(jīng)過(guò)調(diào)制器的信號(hào)調(diào)制、光纖放大器8陣系統(tǒng)逆向發(fā)射到通信目標(biāo)，可確保各孔徑光學(xué)相控陣天線的共相發(fā)射，從而實(shí)現(xiàn)激光通信信號(hào)的調(diào)制與發(fā)射。[0034]進(jìn)一步地，所述的大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線為基于級(jí)聯(lián)液晶偏振光柵、體布拉格光柵或雙折射棱鏡的大角度偏轉(zhuǎn)光學(xué)相控陣天線。在光束大角度偏轉(zhuǎn)時(shí)，由于系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的存在，將導(dǎo)致接收信號(hào)光功率短時(shí)間中斷。[0035]進(jìn)一步地，所述的中繼光路包括收束系統(tǒng)、法拉第旋光器(根據(jù)需要可選)、快速反[0036]經(jīng)過(guò)大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線的信號(hào)光，由收束系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)收束以滿足小尺寸、高帶寬快速反射鏡的使用要求。如果需要，收束后的光經(jīng)過(guò)法拉第旋光器偏振方向偏轉(zhuǎn)45°。然后經(jīng)快速反射鏡反射后，再進(jìn)行兩次分光：第一次分光分出小部分光透過(guò)偏振片由匯聚透鏡匯聚到捕獲探測(cè)器，根據(jù)光斑成像位置對(duì)光學(xué)相控陣光束的偏振態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)捕獲與粗跟蹤。第二次分光分出小部分透過(guò)偏振片由匯聚透鏡匯聚到精跟蹤探測(cè)器，根據(jù)光斑成像位置對(duì)快速反射鏡進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的精跟蹤。其余大部分光通過(guò)耦合準(zhǔn)直器耦合到單模光纖。[0037]進(jìn)一步地，所述的光纖移相器為單臂直線型鈮酸鋰電光相位調(diào)制器、壓電陶瓷環(huán)光纖相位調(diào)制器或其他相位調(diào)制器。[0038]進(jìn)一步地，所述的光纖合束器為N×1單模光纖合束器，N的數(shù)量由光學(xué)相控陣孔徑數(shù)量決定。[0039]進(jìn)一步地，所述的光纖分束器為1分3結(jié)構(gòu)形式，分光比約為8:1:1;或由兩個(gè)1分2光纖分束器串聯(lián)組成，分光比約為9:1。[0040]進(jìn)一步地，所述的激光發(fā)射單元包括發(fā)射激光器、調(diào)制器和光纖放大器。發(fā)射激光器根據(jù)通信方式和信息對(duì)激光器發(fā)出的光進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的光經(jīng)過(guò)光纖放大器放大到所需要光功率。[0041]進(jìn)一步地，所述的相干解調(diào)單元可根據(jù)發(fā)射端相干調(diào)制方式進(jìn)行匹配，可為外差、零差相干探測(cè)等多種相干調(diào)制信號(hào)解調(diào)機(jī)制。[0042]進(jìn)一步地，所述的光功率探測(cè)單元為光纖式光功率計(jì)，或光纖準(zhǔn)直器與光電探測(cè)器的組合。功率計(jì)和光電探測(cè)器的工作波長(zhǎng)范圍應(yīng)覆蓋信號(hào)光的波長(zhǎng)。[0043]進(jìn)一步地，所述的相位控制單元所使用的控制算法包括但不限于隨機(jī)并行梯度算[0044]本發(fā)明的原理可表述為：大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線通常采用控制光束偏振態(tài)(圓偏振光的左旋與右旋、線偏振光的S光與P光)使光束發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，在進(jìn)行光束偏振態(tài)切換時(shí)，由于切換時(shí)間(材料響應(yīng)時(shí)間)的存在，帶來(lái)光束短暫中斷從而造成激光通信的中斷。采用多孔徑拼接方式后，各孔徑通過(guò)相位延遲實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的共相，合理控制每個(gè)孔徑大角度偏轉(zhuǎn)時(shí)刻(分時(shí)控制),當(dāng)其中一個(gè)子孔徑信號(hào)光中斷時(shí)，其他子孔徑可以正常工作，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不間斷高速通信。[0045]由于大部分相控陣天線對(duì)收發(fā)光束具有同偏振特性要求，因此在中繼光路中增加了法拉第旋光器以實(shí)現(xiàn)收發(fā)光束的偏振隔離。法拉第旋轉(zhuǎn)器利用磁光效應(yīng)晶體，當(dāng)施加一9分別為始相位(與路徑光程有關(guān));@、△@為信號(hào)光的頻率和調(diào)制頻率。合成后信號(hào)光的電矢量為分光(約10%能量的光)送到光功率計(jì)(或光電探測(cè)器)。光功率計(jì)測(cè)得的光強(qiáng)最強(qiáng)時(shí)，到達(dá)附圖說(shuō)明[0059]圖2為一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)中繼光路部分的組成框圖；[0060]圖3為一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)激光發(fā)射單元的組成具體實(shí)施方式[0063]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部[0065]如圖1所示，一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，包括依次光連接的大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線1、中繼光路2、光纖移相器3,與光纖移相器3的輸出端依次連接的光纖合束器4、光纖分束器5,與光纖分束器5輸出端分別連接的相干解調(diào)單元6、光功率探測(cè)單元7,與光功率探測(cè)單元7、光纖移相器3均連接的相位控制單元8和與光纖分束器5輸出端連接的激光發(fā)射單元9,大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線1、中繼光路2和光纖移相器3的數(shù)量均為至少兩個(gè)，所有的光纖移相器3均與相位控制單元8相連；[0066]大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線1接收信號(hào)光束后輸出至中繼光路2,中繼光路2進(jìn)行光束捕獲的反饋、跟蹤并耦合進(jìn)光纖后輸出至光纖移相器3,光纖移相器3和光纖合束器4將多路光纖的耦合光進(jìn)行相干合成后輸出至光纖分束器5,光纖分束器5將接收光信號(hào)部分輸出至光功率探測(cè)單元7,光功率探測(cè)單元7對(duì)合成后的光功率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋到相位控制單元8,相位控制單元8控制光纖移相器3進(jìn)行相位調(diào)整，光纖分束器5將接收光信號(hào)的另一部分輸出至相干解調(diào)單元6進(jìn)行相干探測(cè)和信息解調(diào)；[0067]大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線1為基于級(jí)聯(lián)液晶偏振光柵、體布拉格光柵和雙折射棱鏡的大角度偏轉(zhuǎn)光學(xué)相控陣天線，大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線1中設(shè)置1/2波片控制器，每個(gè)大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線1可分時(shí)控制；[0068]如圖2所示，中繼光路2包括依次設(shè)置在大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線1輸出光路上的收束系統(tǒng)21、法拉第旋光器22、快速反射鏡23,設(shè)置在快速反射鏡23反射光路上的第一分光鏡24,依次設(shè)置在第一分光鏡24反射光路上的第一偏振片25、第一匯聚透鏡26、捕獲探測(cè)器27,設(shè)置在快速反射鏡23反射光路上的第二分光鏡28,依次設(shè)置在第二分光鏡28反射光路上的第二偏振片29、第二匯聚透鏡2a、精跟蹤探測(cè)器2b和設(shè)置在快速反射鏡23反射光路上的耦合準(zhǔn)直器2c,第二分光鏡28設(shè)置在第一分光鏡24和耦合準(zhǔn)直器2c之間，光纖移相器3設(shè)置在耦合準(zhǔn)直器2c的輸出光路上；[0069]信號(hào)光進(jìn)入收束系統(tǒng)21進(jìn)行收束后輸出，法拉第旋光器22將信號(hào)光偏振方向偏轉(zhuǎn)45°后經(jīng)快速反射鏡23反射再進(jìn)行分光：第一部分光透過(guò)第一偏振片25經(jīng)第一匯聚透鏡26匯聚到捕獲探測(cè)器27,光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)根據(jù)捕獲探測(cè)器27的光斑成像位置對(duì)光學(xué)相控陣光束的偏振態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制以進(jìn)行捕獲和粗跟蹤；第二部分光透過(guò)第二偏振片29經(jīng)第二匯聚透鏡2a匯聚到精跟蹤探測(cè)器2b,光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)根據(jù)精跟蹤探測(cè)器2b的光斑成像位置對(duì)快速反射鏡23進(jìn)行實(shí)時(shí)控制以進(jìn)行精跟蹤；第三部分光通過(guò)耦合準(zhǔn)直器2c耦合到單模光纖并輸出至光纖移相器3;11[0070]一個(gè)大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線1接收的信號(hào)光為一個(gè)子孔徑信號(hào)光，光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)進(jìn)行多個(gè)子孔徑信號(hào)光的接收拼接后通過(guò)相位延遲進(jìn)行系統(tǒng)的共相并控制每個(gè)大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線1的偏轉(zhuǎn)時(shí)刻；[0071]子孔徑信號(hào)光的電矢量分別為：44,,**個(gè)子孔徑信號(hào)光的初始相位，n為子孔徑信號(hào)光的總數(shù)，w為信號(hào)光的頻率，△@為信號(hào)光的調(diào)制頻率；[0077]光纖合束器4輸出的合束信號(hào)光電矢量Et為：[0079]相位控制單元8根據(jù)光功率探測(cè)單元7測(cè)得的合束信號(hào)光電矢量Et調(diào)整光纖移相器3的相位以使大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線1的接收光束共相；[0080]光纖移相器3為單臂直線型鈮酸鋰電光相位調(diào)制器或壓電陶瓷環(huán)光纖相位調(diào)制[0081]光纖合束器4為N×1單模光纖合束器，N的數(shù)量與大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線1的數(shù)[0082]光纖分束器5為1分3結(jié)構(gòu)形式、分光比為8:1:1;[0083]光纖分束器5包括串聯(lián)的兩個(gè)1分2光纖分束器，每個(gè)光纖分束器的分光比均為9:[0084]相干解調(diào)單元6根據(jù)發(fā)射端相干調(diào)制方式進(jìn)行匹配，相干解調(diào)單元6相干調(diào)制信號(hào)解調(diào)機(jī)制為外差相干探測(cè)或零差相干探測(cè)；[0085]光功率探測(cè)單元7為光纖式光功率計(jì)，光功率探測(cè)單元7的工作波長(zhǎng)范圍覆蓋信號(hào)光的波長(zhǎng)；[0086]相位控制單元8使用的控制算法包括以下任意一種或多種：隨機(jī)并行梯度算法、爬[0087]光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)也可進(jìn)行各孔徑光學(xué)相控陣天線的共相發(fā)射，共相發(fā)射的過(guò)程為：激光發(fā)射單元9發(fā)射的信號(hào)光依次經(jīng)光纖分束器5、光纖合束器4、光纖移相器3、中繼光路2和大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線1逆向發(fā)射到對(duì)方激光通信終端；[0088]如圖3所示，激光發(fā)射單元9包括依次連接的發(fā)射激光器91、調(diào)制器92和光纖放大器93;[0089]發(fā)射激光器91為光纖激光器或半導(dǎo)體激光器或固體激光器，發(fā)射激光器91為單頻、單模激光光源；調(diào)制器92根據(jù)通信方式和信息對(duì)發(fā)射激光器91輸出光進(jìn)行調(diào)制后輸出至光纖放大器93,光纖放大器93對(duì)激光功率進(jìn)行放大。[0091]如圖1所示，一種基于多孔徑相干合成的光學(xué)相控陣激光通信系統(tǒng)，包括大偏轉(zhuǎn)角光功率探測(cè)單元7、相位控制單元8和激光發(fā)射單元9。[0092]經(jīng)過(guò)大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線1的光束，由中繼光路2實(shí)現(xiàn)光束捕獲的反饋、高精度跟蹤以及高效率耦合至光纖，利用光纖移相器3和光纖合束器4將多路光纖的光進(jìn)行相干合成，合成后的光通過(guò)光纖分束器5一分為二：小部分光經(jīng)光纖傳輸?shù)焦夤β侍綔y(cè)單元7對(duì)合成后的光功率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋到相位控制單元8,對(duì)光纖移相器3進(jìn)行控制；大部分光經(jīng)光纖傳輸?shù)较喔山庹{(diào)單元6進(jìn)行相干探測(cè)與信息解調(diào)。[0093]根據(jù)光路可逆原理，激光發(fā)射單元9發(fā)射的信號(hào)光，經(jīng)光纖分束器5、光纖合束器4、光纖移相器3、中繼光路2、大偏轉(zhuǎn)角光學(xué)相控陣天線1逆向發(fā)射到通信目標(biāo)。[0094]本實(shí)施例中，光學(xué)相控陣天線由4個(gè)孔徑天線組成。每個(gè)天線采用級(jí)聯(lián)液晶偏振光柵，該級(jí)聯(lián)液晶偏振光柵尺寸為40mm×40mm,共有12層液晶偏振光柵組成。每層液晶偏振光柵前增加一個(gè)1/2波片控制器控制入射光的偏振態(tài)，實(shí)現(xiàn)不同偏轉(zhuǎn)方向的控制，可實(shí)現(xiàn)±[0095]如圖2所示，本實(shí)施例中，中繼光路2中收束系統(tǒng)21的縮放倍率為3:1;法拉第旋光器22使入射線偏振光振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)45°;快速反射鏡23為FSM-40,鏡片直徑為25mm、行程范1:9,10%反射、90%透射；第一偏振片25和第二偏振片29用于隔離發(fā)射光束，消光比>1000:1;捕獲探測(cè)器27為紅外焦平面器件，工作波長(zhǎng)為900nm～1700nm;精跟蹤探測(cè)器2b為四象限探測(cè)器，工作波長(zhǎng)為1200nm～1700nm;耦合準(zhǔn)直器2c型號(hào)為F8