卫星间激光通信激光调制器的研究

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在自由空间用激光进行通信有着其它通信方式所不具有的优点,尤其当传输大容量信息时,光波传输无疑具有巨大的吸引力.调制技术是自由空间激光通信中发射部分的核心技术,主要分为内调制和外调制两种,目前国内外卫星间激光通信所采用的调制方式多为内调制.该文尝试使用外调制方式来进行研究,对卫星间激光通信发射系统的调制电路及其附属电路进行设计、仿真和调试,并进行实验研究,要求做出能够用于数字通信的激光调制器.该系统以晶体电光效应为基础,在铌酸锂晶体上加上高频大幅值调制电压对连续激光进行光强调制.该文通过对方波信号频谱进行的分析,说明了对电路设计和元器件选择的要求.接下来进行了调制电路的设计和调试工作,根据外调制的要求需要产生高频高电压幅值的矩形波调制信号,可以将电路要求达到的指标分为两步来完成:首先产生高频的方波振荡信号,然后再将其电压幅值放大至足够高.第一步可以采用多种方法实现,文中分别阐述了对非矩形波振荡信号整形和使用压控振荡器来得到高频方波的方法,并对其效果进行比较,最终能够得到在40MHz频率下电压幅值为4.5V稳定输出的方波信号.第二步中选用在第一步中所产生的效果较好的高频方波信号,将其电压幅值放大,最终可以得到在20MHz频率下,电压幅值达到50V的方波信号,说明该调制器能够达到对频率为20MHz的脉冲数字信号放大然后对激光进行电光外调制的要求.实验中分别采用氦氖激光和YAG倍频532nm波长激光作为调制载波进行探索研究,把调制电路输出的高频方波信号加到晶体上.在输出端,由于所购买的PIN光电二极管性能不佳,没有探测到调制光强信号,于是选用硅光电池和功率计来对调制结果进行了分析.为了能够很好地探测到光强调制信号,下一步可以选用响应灵敏的光电探测器.
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