基于声光调制的激光无线通信关键技术分析-analysis of key technologies of laser wireless communication based on acousto-optic modulation.docx

摘要无线通信是指进行信息交互的双方，能够通过无线技术进行文字、语音或其他数据的传输。以激光为信息载体的无线通信即为无线激光通信，因其频带宽、抗电磁干扰强、无需频率申请等优势越来越受到国内外研究学者青睐。本文所研究的主要内容即为激光无线通信，基于激光器、声光调制器、光电倍增管、可编程逻辑器件等硬件，设计并搭建了一套完整的激光无线通信系统，在此系统的结构变换下分别实现了激光的单工通信、逆向调制通信、和双工通信。本文对激光传输原理、传输模型、工作方式进行阐述分析，同时重点对激光通信的调制方法进行了原理分析，最终采用637nm半导体激光器作为通信光源，使用可视通信模型，选用声光布拉格衍射强度外调制方法进行调制，实现激光通信平台的搭建和实验。为了保证通信系统的顺利搭建和运行，首先对关键器件进行检测。本文对激光器的内外调制、声光调制器的调控方法以及简易通信系统分别进行了测试，测试结果表明激光器可接受频率低于30kHz的内调制，低于5MHz的外调制；而声光调制器则能使用三种调控方式实现声光强度调制，分析对比选择了从调制端输入TTL电平信号的方法实现数字调制。单工通信方式应用广泛，搭建简单，本文最初搭建完整的单工通信系统，以2FSK调制方式，实现了基于声光外调制的无线激光串口通信实验，可无误码传送大量数字、字符，通信速率达115.2kbit/s，实验最高载波为0.7MHz。为了扩展FSO的应用领域，本文基于单工系统加以逆向光链路，搭建了逆向调制光通信系统。利用FPGA发出TTL电平对AOM进行控制，采用2FSK与2PWM调制相结合的四进制调制方法，同时使用CRC置换、改进的Hamming码等加密纠错方式，实现了室内逆向调制激光通信。实验表明，该系统的通信速率达230.4kbit/s，高频载波达1MHz，且必威体育官网网址性良好，误码率低于10-6。在逆向系统上进行硬件改进，可进行双向通信，实现有指令的信息反馈。使用激光内外调制相结合的调制方法，选用不同的往返调制方式，最终搭建了下行速率最高达30kb/s，上行速率不超过3Mb/s的单光源双工通信系统。关键词：激光通信，FPGA，单工通信，逆向调制，双工通信ABSTRACTWirelesscommunicationmeansthatbothsidesofterminalsthroughwirelesstechnologytotransmittext,voiceorotherdatas.Thewirelesscommunication,whichbasedonlaser,ismoreandmorebefavoredbyresearchersathomeandabroad,becauseofitsadvantagessuchthatwidefrequencyband,strongresistancetoelectromagneticinterference,andnoapplyforfrequency.Themainresearchcontentofthispaperislaserwirelesscommunication.Basedonhardwaresuchaslaser,acousto-opticmodulator,photomultipliertubers,andprogrammablelogicdevices,thispaperdesignedandsetupacompletesetoflaserwirelesscommunicationsystem,andrealizedthecommunicationexperimentonthemodeofsimplex,duplexandretro-reflected.Thispaperanalyzestheprincipleoflasertransmission,thetransmissionmodelandtheworkingwayoflasercommunication.Thefinalsolutionplanstousethesemiconductorlaserasthecommunicationlightsource,usethevisualmodelandacousto-opticmodulationtosetuptheplatformstructures,anddotheexperiment.Inordertoguaranteethesmoothofthecommunicationsystem,thispapertestedthekeydevicesatfirst.Theinternalandexternalmodulationofthelaser,thecontrolwayoftheacousto-opticmodulator,andthesi