800nm波段半导体激光器调制及驱动技术研究

发布时间：2020-07-25 17:29

【摘要】：与传统微波通信技术相比,自由空间光通信技术由于良好的发射效率、灵敏度及保密性常被各国用于星间通信之中。空间光通信一般具备信标光和通信光两个光通信发射系统,通信时二者的光功率及光束发散角皆会随着传输距离的变化而发生改变。由于本文的星间通信研究背景属于远距离通信,因此只需要考虑远距离传输情况。信标光要求光束发散角较大而通信光要求光束发散角较小,但二者的功率要求都比较高。本文提出一种单光源对准及通信技术手段,即利用一个激光器同时作为两个发射系统的共同光源。文章只对信标光发射系统做简要的研究说明,重点研究通信光发射系统的调制和驱动技术。首先基于激光器和直接调制的理论基础设计800nm波段半导体激光器集成驱动模块,其中包括直接调制、温度控制,功率控制和限流保护电路;通过运用强度调制直接检测方案对集成驱动模块进行实验检测;最后对实验结果进行采集和分析,并结合实验中啁啾限制及振荡现象的分析对集成模块进行调试和改进。单光源对准及通信技术能够在保障系统功能的同时降低系统的质量、体积、功耗及成本,虽然国外已有类似的研究先例,但相关的试验并未成功。通过本文的研究为今后国内空间光通信系统微型化、轻量化及低能耗的发展开拓了思路。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN248
【图文】：

调制技术,自由空间光通信,激光星间链路,数据中继卫星系统

1.2.1 国外研究概况近些年国内外的光通信试验和研究层出不穷，运用的调制技术也各不相同，自由空间光通信系统迅猛的发展趋势带动了其中调制技术飞跃式的发展。下面将介绍一些近年来国际上进行的自由空间光通信试验和试验中运用的调制技术。（1）ESA（欧洲航天局）由 ESA （欧洲航天局）在强度调制/直接探测（ IM /DD ）的通信体制下进行的SILEX 激光星间链路实验，由于调制技术的飞速发展和通信系统传输容量的不断提升，系统终端的重量、体积和功耗等射频系统性都得到大幅度的简化和提升[12]。2016 年 ESA 实施的数据中继卫星系统（ European Data Relays System, EDRS）试验里，利用零差相干调制（ BPSK）成为国际上第一个投入运行的通信项目，通信终端的运用代表了欧盟在自由空间光通信领域的飞跃性突破[13]；2016年 1 月 27 日，ESA发射了首颗EDRS A卫星GEO（Geosynchronous Orbit）；2016年 6 月1日，ESA首次公布了哨兵1号卫星以600 Mb /s的速率向EDRS A高轨卫星传送的图像。EDRS A通过激光或者微波与LEO卫星相联通，利用1064nm的激光通信能够达到300 Mb /s 的通信速率，实际功耗为180W ；终端重量仅为53kg ，通信距离在45000 75000km之间。

图像,调制技术,自由空间光通信

双向通信,夏威夷,加州,终端

（GeosynchronousOrbit ,GEO）与地面站的双向通信，同时还通过GEO进行了地面接收站之间的中继通信。 NASA将于2020年在国际空间站上展开测试一种正在开发的集成光子学（Intergrated Photonics）调制解调器，为了克服大气湍流还增加了DPSK 单元，这种新型的设备将用于LCRD项目之中并进行演示验证。

【参考文献】