四象限探测器在空间激光通信中的跟踪与通信复合技术

"四象限探测器的跟踪与通信复合探测技术是针对空间激光通信系统小型化设计的一种解决方案，采用雪崩二极管(APD)型四象限探测器，实现跟踪与通信功能的复用，旨在减小系统体积，降低功耗，并提高光能利用率。该技术通过室内测试平台验证了其性能，包括数据采集、通信速率、极限灵敏度和跟踪精度。测试结果显示，使用靶面直径为4mm的InGaAs APD四象限探测器，在曼彻斯特编码和强度调制/直接探测条件下，通信速率可达10Mb/s，探测灵敏度为-35.4dBm，误码率低至10^-6。此外，探测器的光斑位置检测最小分辨率可达2μm，探测范围为0.8mm，角分辨率为0.8μrad，显示了良好的跟踪能力。这一研究初步证实了APD型四象限探测器在跟踪与通信复合探测技术中的可行性，为未来空间激光通信系统的微型化设计提供了理论和技术支持。" 本文主要讨论了光通信领域中的一种创新技术，即四象限探测器的跟踪与通信复合探测技术。四象限探测器是一种特殊的光电探测器，它将接收到的光信号分为四个部分，通过分析四个象限的电流差异来确定光斑的位置，从而实现精确的光学跟踪。同时，通过集成APD（雪崩二极管）技术，这种探测器还能执行通信任务，实现数据传输。 在空间激光通信系统中，小型化设计至关重要，因为这可以减少设备的体积和重量，降低能源消耗，提高系统效率。文中提出的方案就是利用APD型四象限探测器来满足这些需求。通过实验测试，该方案展示了一系列优异的性能指标。例如，当采用特定编码方式（曼彻斯特编码）和调制技术（强度调制/直接探测）时，通信速率可以达到10Mb/s，这在空间通信中是相当高的速度。同时，探测器具有较高的灵敏度（-35.4dBm），这意味着即使在较低的光强下也能保持良好的通信效果。 在跟踪性能方面，四象限探测器能够分辨出约2μm的光斑位移变化，这意味着它可以极其精确地跟踪目标。此外，其探测范围达到0.8mm，角分辨率约为0.8μrad，这样的跟踪精度对于确保空间激光通信的稳定性和可靠性至关重要。 这项研究展示了APD型四象限探测器在跟踪与通信复合探测技术中的潜力，为今后的空间激光通信系统设计提供了新的思路和实践依据。通过将跟踪与通信功能集成到单一设备中，不仅可以优化系统结构，还能提高整体性能，这对于推动未来太空通信技术的发展具有重要意义。