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空间光耦合平衡探测器设计与测试

梁赫西 代永红 艾勇 石倩芸 周凌林 单欣

梁赫西, 代永红, 艾勇, 石倩芸, 周凌林, 单欣. 空间光耦合平衡探测器设计与测试[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(3): 320002-0320002(7).
引用本文: 梁赫西, 代永红, 艾勇, 石倩芸, 周凌林, 单欣. 空间光耦合平衡探测器设计与测试[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(3): 320002-0320002(7).
Liang Hexi, Dai Yonghong, Ai Yong, Shi Qianyun, Zhou Linglin, Shan Xin. Design and test of space optical coupling balance detector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(3): 320002-0320002(7).
Citation: Liang Hexi, Dai Yonghong, Ai Yong, Shi Qianyun, Zhou Linglin, Shan Xin. Design and test of space optical coupling balance detector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(3): 320002-0320002(7).

空间光耦合平衡探测器设计与测试

基金项目: 

国家自然科学基金(61273053,11204220)

详细信息
    作者简介:

    梁赫西(1982-),男,博士生,主要从事信号处理与光通信方面的研究。Email:hexiliang@whu.edu.cn

    通讯作者: 代永红(1969-),男,讲师,博士,主要从事信号处理与光通信方面的研究。Email:yhdai@whu.edu.cn
  • 中图分类号: TN247

Design and test of space optical coupling balance detector

  • 摘要: 星地空间相干光通信中,受大气湍流及空间光耦合效率因素的影响,要实现高速率、高探测灵敏度的通信变得异常困难。针对星地空间相干光通信链路中空间光耦合较难的问题,提出了采用大面积平衡探测器来提高探测灵敏度的方法。通过分析平衡探测技术的原理及平衡探测器结构,设计了一种探测面直径为100 m、工作速率为5 Gbps的平衡探测器,搭建了空间相干光通信测试平台。在5 Gbps通信速率下,探测器的直接探测灵敏度达到-18.6 dBm,相干探测灵敏度达到-43.89 dBm,共模抑制比高于38.5 dB。测试结果验证了该空间光耦合平衡探测器用于空间相干光通信的可行性。
  • [1] Clark T R, Dennis M L. Coherent optical phase-modulation link[J]. IEEE Photonics Technol Lett, 2007, 19(13-16):1206-1208.
    [2] Li Guifang. Recent advances in coherent optical communication[J]. Advances in Optics and Photonics, 2009, 1(2):279-307.
    [3] Zhuang L, Roeloffzen C G H, Meijerink A, et al. Novel ring resonator-based integrated photonic beamformer for broadband phased array receive antennas-part Ⅱ:experimental prototype[J]. J Lightwave Technol, 2010, 28(1):19-31.
    [4] Fields R, Lunde C, Wong R, et al. NFIRE-to-TerraSAR-X laser communication results:satellite pointing, disturbances, and other attributes consistent with successful performance[C]//SPIE Defense, Security, and Sensing, 2009, 7330:73300Q.
    [5] Mark Gregory, Heine F F, K?mpfner H, et al. Commercial optical inter-satellite communication at high data rates[J].Optical Engineering, 2012, 51(3):031202.
    [6] Caplan D O, Carney J J, Fitzgerald, et al. Multi-rate DPSK optical transceivers for free-space-appliation[C]//SPIE, 2014, 8971:8971K.
    [7] Spellmeyer N W, Browne C A, Caplan D O, et al. A multi-rate DPSK modem for space-laser communication[C]//SPIE,2014, 8971:8971J.
    [8] Liu Hongyang, Zhang Yange, Ai Yong, et al. Design and implementation of balance detector used in coherent optical communicationsystem[J]. Laser Optoelectronics Process, 2014, 51(7):070601. (in Chinese)刘宏阳, 张燕革, 艾勇, 等. 用于相干光通信的平衡探测器的设计和实现[J]. 激光与光电子学进展, 2014, 51(7):070601.
    [9] Dai Yonghong, Ai Yong, Xiao Wei, et al. The research of balance detector for high-speed coherence optical communications[J]. Acta Photonica Sinica, 2015, 44(1):0125002. (in Chinese)代永红, 艾勇, 肖伟,等. 高速相干光通信平衡探测器研究[J]. 光子学报, 2015, 44(1):0125002.
    [10] Yang Yanlin, Li Yanchao, Gao Long, et al. Numerical simulation of balanced heterodyne detection for coherent lidar[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(10):1918-1922. (in Chinese)杨彦玲, 李彦超, 高龙,等. 相干激光雷达平衡外差探测方法的数值仿真[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(10):1918-1922.
    [11] Guo Liren, Hu Yihua, Li Zheng, et al. Influence of local oscillate power on micro-motion balanced heterodyne detection for lidar[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(10):2933-2937. (in Chinese)郭力仁, 胡以华, 李政,等. 本振功率对目标微动激光平衡外差探测的影响研究[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(10):2933-2937.
    [12] Xu Nan, Liu Liren, Liu Dean, et al. Optical phase locked loops in intersatellites coherent optical communications[J]. Laser Optoelectronics Process, 2008, 45(4):25-33. (in Chinese)许楠, 刘立人, 刘德安,等. 星间相干光通信中的光学锁相环[J]. 激光与光电子学进展, 2008, 45(4):25-33.
    [13] Fan Chengcheng, Cheng Xiang, Yan Huangpin, et al. Realization of a high sensitivity fully-integrated receiver with optimized large-area photodetector[J]. Acta Photonica Sinica, 2015, 44(4):0423001. (in Chinese)范程程, 程翔, 颜黄苹,等. 集成大面积光电探测器接收芯片的优化设计(英文)[J]. 光子学报, 2015, 44(4):0423001.
    [14] Razavi B. Prospects of COMS technology for high-speed optical communication circuits[J]. IEEE Journal of Solid State Circuits, 2002, 37(1):1135-1145.
    [15] Zhang Shiqinag, Zhang Zheng, Cai Lei, et al. Laser injecting method from free space beam to single-model fiber using single lens[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2014, 26(3):35-39. (in Chinese)张世强, 张政, 蔡雷,等. 基于单透镜的空间光-单模光纤耦合方法[J]. 强激光与粒子束, 2014, 26(3):35-39.
    [16] Dai Yonghong, Liu Yanfei, Zhou Haotian, et al. Sensitivity testing and experiment of balanced photodetectors in the space coherent optical communication[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(10):3110-3116. (in Chinese)代永红, 刘彦飞, 周浩天, 等. 空间相干光通信中平衡探测器灵敏度测试实验[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(10):3110-3116.
    [17] Abhay Joshi, Becker D, Wree C, et al. Coherent optical receiver system with balanced photodetection[C]//Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference Series. Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference Series, 2006, 6243:62430E.
  • [1] 雷鸿毅, 张家洪, 张元英, 王新宇, 陈志炎.  铌酸锂晶体结构对电场传感器灵敏度影响分析 . 红外与激光工程, 2023, 52(2): 20220370-1-20220370-8. doi: 10.3788/IRLA20220370
    [2] 李春来, 刘成玉, 金健, 徐睿, 吕刚, 谢嘉楠, 袁立银, 刘世界, 王建宇.  红外高光谱遥感成像的技术发展与气体探测应用(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210866-1-20210866-13. doi: 10.3788/IRLA20210866
    [3] 种波, 陈博杨, 陈长城, 田东平.  二维纳米材料磁性探测的双臂微悬臂梁设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(4): 20210198-1-20210198-5. doi: 10.3788/IRLA20210198
    [4] 沙启蒙, 王卫杰, 刘通, 刘政良, 邱松, 任元.  涡旋光平衡探测系统转速测量精度与信噪比分析(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(9): 20210616-1-20210616-9. doi: 10.3788/IRLA20210616
    [5] 陈虓, 李立华, 梁艳, 胡彦博, 李敏, 姚立斌, 赵长明, 赵鹏, 李雯霞.  甚高灵敏度红外探测器读出电路研究进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0103011-0103011(7). doi: 10.3788/IRLA202049.0103011
    [6] 甄政, 王英瑞, 欧文, 周军, 李昂.  一种新型红外多波段低背景探测技术 . 红外与激光工程, 2020, 49(5): 20190361-20190361-5. doi: 10.3788/IRLA20190361
    [7] 杜海伟.  弱场偏振探测技术灵敏度及噪声的定性分析 . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0305006-0305006-7. doi: 10.3788/IRLA202049.0305006
    [8] 袁云, 田会.  大靶面探测光幕灵敏度分析与修正 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 617004-0617004(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0617004
    [9] 安佳, 王永杰, 李芳, 刘元辉, 彭丹丹.  采用聚酰胺酸层的高灵敏度长周期光纤光栅温度传感器 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 822002-0822002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0822002
    [10] 李文超, 何家欢, 李志全, 王亚娟, 冯丹丹, 顾而丹.  新型双通道可选择性SPR光纤传感器的研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 322002-0322002(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0322002
    [11] 霍娟, 李明飞, 杨然, 赵连洁, 张安宁, 莫小范.  基于单像素探测器的高灵敏度近红外成像系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 1-5. doi: 10.3788/IRLA201645.S104001
    [12] 李晨毓, 杨舟, 周庆莉, 武阿妮, 张存林.  结构对太赫兹超材料光调控特性的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 703002-0703002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0703002
    [13] 郑华, 郑永秋, 安盼龙, 张婷, 卢晓云, 薛晨阳.  光纤环形谐振腔输入功率波动对谐振式光纤陀螺的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1122002-1122002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1122002
    [14] 何俊, 徐可欣, 刘蓉, 李晨曦.  近红外漫反射光程对葡萄糖浓度检测灵敏度的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 29-34. doi: 10.3788/IRLA201645.S104006
    [15] 邢德胜.  太赫兹波段金属光子晶体光纤增强拉曼散射现象的研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 519-522.
    [16] 代永红, 刘彦飞, 周浩天, 单欣, 艾勇.  空间相干光通信中平衡探测器灵敏度测试实验 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3110-3116.
    [17] 刘耀英, 薛晨阳, 郑华, 安盼龙, 崔晓文, 卢晓云, 刘俊.  高精度环形谐振腔的结构设计及优化 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3688-3693.
    [18] 彭鹏, 温廷敦, 许丽萍.  一种新结构介观压光型微加速度计 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3363-3367.
    [19] 陈海云, 顾铮先, 陈鑫.  倾斜长周期光纤光栅薄膜传感器特性研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 3116-3121.
    [20] 王磊, 徐智勇, 张启衡, 王华闯.  蓝绿激光水下成像系统的探测灵敏度分析 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 79-84.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-07-05
  • 修回日期:  2016-08-03
  • 刊出日期:  2017-03-25

空间光耦合平衡探测器设计与测试

    作者简介:

    梁赫西(1982-),男,博士生,主要从事信号处理与光通信方面的研究。Email:hexiliang@whu.edu.cn

    通讯作者: 代永红(1969-),男,讲师,博士,主要从事信号处理与光通信方面的研究。Email:yhdai@whu.edu.cn
基金项目:

国家自然科学基金(61273053,11204220)

  • 中图分类号: TN247

摘要: 星地空间相干光通信中,受大气湍流及空间光耦合效率因素的影响,要实现高速率、高探测灵敏度的通信变得异常困难。针对星地空间相干光通信链路中空间光耦合较难的问题,提出了采用大面积平衡探测器来提高探测灵敏度的方法。通过分析平衡探测技术的原理及平衡探测器结构,设计了一种探测面直径为100 m、工作速率为5 Gbps的平衡探测器,搭建了空间相干光通信测试平台。在5 Gbps通信速率下,探测器的直接探测灵敏度达到-18.6 dBm,相干探测灵敏度达到-43.89 dBm,共模抑制比高于38.5 dB。测试结果验证了该空间光耦合平衡探测器用于空间相干光通信的可行性。

English Abstract

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