星间激光链路光源探讨

星间光通信要求光源具有输出功率高，调制速率快的特点。目前的星间光通信系统大多采用半导体激光器。近年来，高功率光纤激光器得到快速发展，并以其优异的性能在很多领域正逐步取代半导体激光器。本文着重分析了半导体激光器和光纤激光器的性能，提出了光纤激光器用于星间光通信的可行性。     

大功率半导体激光光源光束整形技术研究

光束质量是半导体激光器应用的最大瓶颈,但是可以利用光束整形技术加以改善。随着半导体激光合束技术的发展,半导体激光光束质量的提高,由于其在效率方面的优势,大功率半导体激光技术得到迅速发展。采用连续输出60 W,转换效率达到57%的880 nm大功率半导体激光bar条,组成20层的半导体激光叠阵,输出功率达到1183 W,通过快慢轴准直及光束整形提高激光器的光束质量,最终实现1 kW功率输出,电-光转换效率超过45.8%,光束质量达到79.3 mm.mrad×81.2 mm.mrad。从而使半导体激光器可直接应用于熔覆、表面硬化等领域。     

星间光通信链路优化设计

建立了一种空间光通信链路模型,对光通信链路的总体性能进行了仿真计算,并研究了在一定误码率、一定发射功率下优化通信光束发散角与径向偏角方差的关系。     

星间激光链路数据中继技术研究进展

基于高性能激光链路构建高速安全的数据中继卫星系统可为不同轨道、不同功能的对地观测卫星和用户航天器提供大容量、无缝隙的数据中继服务,在军事和民用领域均具有广泛的应用前景。以欧洲为代表的发达国家相继开展了星间激光链路数据中继技术的理论研究和星上演示验证,并启动了相应的工程验证计划。综述了国内外星间激光链路数据中继技术的研究现状,对几种典型激光链路数据中继卫星系统,着重研究了系统结构、激光终端及模拟验证实验。最后,分析了数据中继卫星激光链路组网中着重关注的几个方向。     

星间激光通信中背景光影响与抑制的研究

提出了宽谱背景光对光通信终端影响的概念,并针对通信子系统提出了解决的办法。     

高功率激光器的光束质量及其对激光加工的影响

本文介绍了光束的模式、评价光束质量的几种方法,着重介绍了国际标准化组织(ISO)提出的光束传输系数M作为评价光束质量的方法。文中还讨论了光束质量对焊接、切割加工的影响;热透镜效应对加工的影响等。     

星间激光通信发射终端耦合单元的研究

针对星间光通信系统的要求,采用一种新型的半导体激光耦合方案,用前后正交的非球面柱面透镜准直半导体激光束,再经渐变折射率(graduated refractive index,GR IN)自聚焦透镜聚焦,把光束耦合入单模光纤。就此耦合单元,对耦合效率随半导体激光器的位置偏离及角度偏移进行了研究,在光纤尾纤处测得了输出功率随驱动电流的变化关系,单模运行的半导体激光二极管经耦合后的出纤功率可以达到80mW。结果表明,耦合效率随位置偏离及角度偏移的变化灵敏度都不高,这可以满足星间光通信的要求。     

卫星移动通信系统星间链路设计

通过对现有的卫星移动通信系统星间链路的分析发现 ,不但卫星移动通信系统星间链路的指向具有周期性变化的特性 ,而且星间链路的相对距离也在周期性变化。这种星间链路指向的周期性规律变化 ,为星间通信链路的搜索建立以及星间通信设备的设计制造提供了研究的方向和理论依据。对星间链路的误码率的分析 ,主要探讨了由于卫星星体振动而引起的通信误码与振动的标准偏差 (幅度 )、通信所使用的光波波长、发射到接收的距离以及激光波束半径之间的关系 ,为实际星间链路的设计打下了坚实的理论基础。     

星间光通信发射终端激光耦合单元的设计及实验研究

激光耦合系统是星间光通信系统的重要组成部分。针对星间光通信系统的要求，本文采用一种新型的半导体激光耦合方案，用前后正交的非球面柱面透镜准直半导体激光束，再经渐变折射率（GRIN）自聚焦透镜聚焦耦合入单模光纤。就耦合效率随半导体激光器对光轴的偏离和对光轴角度的偏转进行了研究，发现耦合效率的变化灵敏度不高；同时，在光纤尾纤处测量了输出功率随驱动电流的变化关系，单模运行的半导体激光二极管经耦合后，出纤功率可以达到80mW，满足了星间光通信的要求。     

高功率激光技术中的光束控制和相关问题

对高功率激光进行了研究。以平顶高斯光束为例,推导出了它通过无光阑和有光阑的近轴ABCD光学系统传输的解析表达式。给出了它的特征参数,包括光束传输因子(M2因子)、陡峭度(K参数)和桶中功率(PIB)并作了物理分析。最后,指出高功率激光光束控制应使光束在靶面上的功率/能量集中度、时间和空间波形、瞄准稳定性以及时间持续性等指标满足应用要求。     

卫星光通信链路新型宽视场角捕捉方案探讨

本文提出了一种在卫星光通信链路建立中利用原子滤光器多峰特性的新型捕捉系统方案,可以将原子滤光器等效带宽减少到０００７ｎｍ,在实现宽视场角接收情况下进一步减少捕捉时间,并能满足卫星运动中的多普勒频移要求．此外本文讨论了该系统中原子滤光器等效带宽与接收视场角、信标发散角、最大捕捉时间等捕捉系统主要性能参数之间的关系．     

一种功率可调的稳定激光光源的实现方法

在光纤通信系统测试中,波长为850 nm、 1310 nm、1490 nm、1550 nm和1625 nm 等的红外激光光源作为信号源具有广泛的应用。该光源需要 具有稳定的输出光功率。通常采用含有衰减片的光 衰减器对其输出光功率进行调节以满足不同场合的测 试与校准需求。通过分析激光器输出功率与 驱动电流的特征曲线,提出了一种在电路上采用压控电 流的方法,实现了稳定光源的输出光功率步进可调(调 节范围为30 dB)。该方法可有效减少光衰减器的使用,缩减测 试系统的仪器数量,提高测试效率,降低测试成本。     

圆偏振光偏振复用激光通讯系统

提出了一种采用圆偏振光的偏振复用通讯系统。其基本设想是信号光在空间中以左 旋和右旋圆偏振光的形式进行传播,在接收端将这两种偏振光区分并分别接收。本文详细论证了在两个相对运动点之间采用圆偏振光实现偏振复用激光通讯的可行性。     

国外空间激光链路通信技术进展

对空间激光链路通信技术的形式和优点进行了分析,详细介绍了美国、西欧、日本等发达国家在空间激光通信领域的发展历史和发展趋势,给出了上述各国家主要研究机构在该领域试验时采用的技术、系统、设备及主要工作指标。     

基于光压原理的高功率激光测量装置

建立了一套基于光压原理的高功率激光测量装置,其功率测量不确定度优于2%(置信因子k=2)。在0.6~15 kW功率范围内将光压方法与量热方法进行了比较,得到的最大相对偏差小于1%。该装置的功率测量上限仅受限于激光反射镜的损伤阈值,因此其功率测量上限可达100 kW甚至更高,同时还具有响应速度快、测量准确度高、可在线测量等优点。     

激光光镊效应

简要慨括了激光光压力的理论,着重介绍了应用光压力进行粒子捕获,尤其是进行生物活体分析的问题——激光光镊。     

几种典型大功率激光的功率密度分布及其应用

本文采用大功率激光光束光斑质量诊断仪（LQD－1）,对几种用于工业加工的典型大功率激光束的功率密度分布进行测量,根据测量结果给出了其应用范围。     

激光材料的杂质检测系统

报道一台检测激光玻璃中白金颗粒的系统。它是一台由计算机控制的扫描系统,被检测材料尺寸为600mm×300mm×40mm,扫描范围为600mm×300mm,激光能量密度大于20J/cm2,已成功地检测出白金颗粒,小于10μm的白金颗粒也可测到     

高功率激光器的高速率外调制技术

高功率激光器的高速率外调制技术是空间光通信发射系统中的关键技术。系统采用光纤耦合的激光器, 有效减少了传输媒质对激光功率的损耗。为了获得大功率、高速率的激光调制信号, 采用1 mm光输入口径的铌酸钽晶体电光调制器进行光强度调制, 电光调制器的调制带宽为1 GHz, 调制方式选用外调制方式。为了保证了调制器工作在线性区域, 同时降低对电光调制器的驱动电压的要求, 系统采用了自动偏置控制技术。通过加正弦波和方波信号进行调制实验, 系统实现了激光器调制速率300 Mb/s, 输出功率100 mW的指标要求。