CN101672726B - 空间光通信终端通信探测器定位测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
空间光通信终端通信探测器定位测试装置及方法，它涉及空间光通信领域。它解决了现有技术中无法对空间光通信终端通信探测器安装位置进行精确测量的问题，本发明的测试装置包括具有调制激光频率、波长或强度功能的激光器(1)、长焦平行光管(3)、二维转台(5)、平面镜(6)、自准直仪(7)和误码率分析仪(8)；本发明的测试方法基于自准直仪(7)实现在空间光通信终端研制过程中对其通信探测器(4-2)的安装位置进行精确测量，确定了通信探测器(4-2)中心相对其成像透镜组(4-1)焦点的偏移量。本发明为对空间光通信终端通信探测器位置进行精确调整提供了重要参考价值。
Description
技术领域
本发明涉及空间光通信领域，具体涉及一种空间光通信终端通信探测器定位测试装置及方法。
背景技术
目前，在空间光通信终端研制过程中，通信探测器的中心要求准确安装于其成像透镜组焦点位置处，以保证其通信探测器视域的轴对称性。由于通信探测器不能输出光斑成像信息，因此传统方法中只能依靠目测方式观测成像光斑在通信探测器上的位置，这种方法受到观测角度的制约，不能获得准确的测量结果。此外如果入射光为不可见光，目测方法也不再适用。
发明内容
为了解决现有技术中无法对空间光通信终端通信探测器安装位置进行精确测量的问题，本发明提供一种空间光通信终端通信探测器定位测试装置及方法。
本发明的空间光通信终端通信探测器定位测试装置包括具有调制激光频率、波长或强度功能的激光器、长焦平行光管、二维转台、平面镜、自准直仪和误码率分析仪，所述激光器的输出光束光轴与长焦平行光管输出光束光轴重合，长焦平行光管输出光束光轴与被测光通信终端的系统光轴Z平行，且所述长焦平行光管输出光束投射于被测光通信终端的入射光端口内，所述被测通信终端包含成像透镜组和通信探测器，且所述被测通信终端置于长焦平行光管与平面镜之间，所述自准直仪输出光束投射于平面镜平面面积范围内，所述平面镜安装于被测光通信终端后端面上，所述被测光通信终端安装于二维转台上，通信探测器的信号输出端与误码率分析仪的信号输入端相连。
本发明的空间光通信终端通信探测器定位测试方法的具体过程为：
步骤A：调制激光器的输出光的频率、波长或强度的其中一个参数或多个参数，使误码率分析仪能够接收到信号；
步骤B：利用光学衰减片对激光器输出的光信号进行衰减，减小输入到被测光通信终端的光强至临界状态，利用长焦平行光管将经过光学衰减片后的光信号变为平行光输出，所述平行光通过成像透镜组汇聚进入通信探测器形成点像，所述临界状态为：再增加透过率为-0.01dB的光学衰减片时，通信探测器上点像输出信号输入误码率分析仪使所述误码率分析仪输出误码；
步骤C：利用自准直仪测量平面镜的方位角a0和俯仰角b0；
步骤D：调整二维转台，使被测光通信终端沿与方位轴X平行的方向分别向点像两侧移动，同时检测误码率分析仪的输出情况，当所述点像位于通信探测器边缘及外部时，误码率分析仪输出误码，当误码率分析仪输出误码时，分别停止移动方位轴X，并分别记录平面镜的方位角为a1和a2，所述方位轴X与被测光通信终端系统光轴Z垂直；调整二维转台的俯仰轴Y，使被测光通信终端沿与俯仰轴Y平行的方向分别向点像两侧移动，同时检测误码率分析仪的输出情况，当误码率分析仪输出误码时，分别停止移动方位轴，并分别记录平面镜的方位角为b1和b2，所述俯仰轴Y与被测光通信终端系统光轴Z垂直且与方位轴X垂直；
步骤E：设成像透镜组的焦距为f，则通信探测器中心距其成像透镜组焦点在方位轴X方向的偏差为ΔX，在俯仰轴Y方向的偏差为ΔY，所述偏差ΔX和偏差ΔY的求解公式为：
ΔX＝|a1-a2|f/2
ΔY＝|b1-b2|f/2。
本发明的有益效果为：本发明基于自准直仪实现了空间光通信终端通信探测器安装位置的精确测量，确定了空间光通信终端通信探测器中心相对其成像透镜组焦点的偏移量，为对空间光通信终端通信探测器位置进行精确调整提供了重要参考量，本发明在成像透镜组的焦距f＜500mm，自准直仪的测量精度＜10μrad情况下，获得偏差ΔX和偏差ΔY的测量精度优于5μm。
附图说明
图1是本发明的空间光通信终端通信探测器定位测试装置的结构示意图；图2是本发明的空间光通信终端通信探测器定位测试方法的流程图；图3是本发明的计算空间光通信终端通信探测器中心相对其成像透镜组焦点的偏移量的原理图。
具体实施方式
具体实施方式一：根据说明书附图1和3具体说明本实施方式，本实施方式所述的空间光通信终端通信探测器定位测试装置，它包括具有调制激光频率、波长或强度功能的激光器1、长焦平行光管3、二维转台5、平面镜6、自准直仪7和误码率分析仪8，所述激光器1的输出光束光轴与长焦平行光管3输出光束光轴重合，长焦平行光管3输出光束光轴与被测光通信终端4的系统光轴Z平行，且所述长焦平行光管3输出光束投射于被测光通信终端4的入射光端口内，所述被测通信终端4包含成像透镜组4-1和通信探测器4-2，且所述被测通信终端4置于长焦平行光管3与平面镜6之间，所述自准直仪7输出光束投射于平面镜6平面面积范围内，所述平面镜6安装于被测光通信终端的后端面上，所述被测光通信终端4安装于二维转台5上，通信探测器4-2的信号输出端与误码率分析仪8的信号输入端相连。
具体实施方式二：根据说明书附图1和3具体说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同之处在于它还包括光学衰减片2，激光器1的输出光束投射于所述光学衰减片2内。
具体实施方式三：根据说明书附图1和3具体说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二的不同之处在于激光器1为光纤激光器。
具体实施方式四：根据说明书附图1、2和3具体说明本实施方式，本实施方式所述的空间光通信终端通信探测器定位测试方法为：
步骤A：调制激光器1的输出光的频率、波长或强度的其中一个参数或多个参数，使误码率分析仪8能够接收到信号；
步骤B：利用光学衰减片2对激光器1输出的光信号进行衰减，减小输入到被测光通信终端4的光强至临界状态，利用长焦平行光管3将经过光学衰减片2后的光信号变为平行光输出，所述平行光通过成像透镜组4-1汇聚进入通信探测器4-2形成点像M，所述临界状态为：再增加透过率为-0.01dB的光学衰减片时，通信探测器4-2上点像M输出信号输入误码率分析仪8使所述误码率分析仪8输出误码；
步骤C：利用自准直仪7测量平面镜6的方位角a0和俯仰角b0；
步骤D：调整二维转台5，使被测光通信终端4沿与方位轴X平行的方向分别向点像M两侧移动，同时检测误码率分析仪8的输出情况，当所述点像M位于通信探测器边缘及外部时，误码率分析仪8输出误码，当误码率分析仪8输出误码时，分别停止移动方位轴X，并分别记录平面镜6的方位角a1和a2，所述方位轴X为水平方向且与被测光通信终端4系统光轴Z垂直；调整二维转台5，使被测光通信终端4沿与俯仰轴Y平行的方向分别向点像M两侧移动，同时检测误码率分析仪8的输出情况，当误码率分析仪8输出误码时，分别停止移动俯仰轴Y，并分别记录平面镜6的方位角为b1和b2，所述俯仰轴Y与被测光通信终端4系统光轴Z垂直且与方位轴X垂直；
步骤E：设成像透镜组4-1的焦距为f，则通信探测器4-2中心距其成像透镜组4-1焦点在方位轴X方向的偏差为ΔX，在俯仰轴Y方向的偏差为ΔY，所述偏差ΔX和偏差ΔY的求解公式为：
ΔX＝|a1-a2|f/2
ΔY＝|b1-b2|f/2。
本具体实施方式中所述误码为警戒声音。
本具体实施方式中成像透镜组4-1的焦距f＜500mm，自准直仪7的测量精度＜10μrad情况下，获得偏差ΔX和偏差ΔY的测量精度优于5μm。
本具体实施方式中，自准直仪7的型号为AUTOMAT 5000UH-3050，通信探测器4-2为AD500-8型APD雪崩二极管，误码率分析仪8的型号为ET622。
Claims (4)
1.空间光通信终端通信探测器定位测试装置，其特征在于它包括具有调制激光频率、波长或强度功能的激光器(1)、长焦平行光管(3)、二维转台(5)、平面镜(6)、自准直仪(7)和误码率分析仪(8)，所述激光器(1)的输出光束光轴与长焦平行光管(3)输出光束光轴重合，长焦平行光管(3)输出光束光轴与被测光通信终端(4)的系统光轴Z平行，且所述长焦平行光管(3)输出光束投射于被测光通信终端(4)的入射光端口内，所述被测光通信终端(4)包含成像透镜组(4-1)和通信探测器(4-2)，且所述被测光通信终端(4)置于长焦平行光管(3)与平面镜(6)之间，所述自准直仪(7)输出光束投射于平面镜(6)平面面积范围内，所述平面镜(6)安装于被测光通信终端(4)后端面上，所述被测光通信终端(4)安装于二维转台(5)上，通信探测器(4-2)的信号输出端与误码率分析仪(8)的信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述的空间光通信终端通信探测器定位测试装置，其特征在于它还包括光学衰减片(2)，激光器(1)的输出光束投射于所述光学衰减片(2)内。
3.根据权利要求1或2所述的空间光通信终端通信探测器定位测试装置，其特征在于激光器(1)为光纤激光器。
4.利用权利要求3所述的空间光通信终端通信探测器定位测试装置进行测试的方法，其特征在于：
步骤A：调制激光器(1)的输出光的频率、波长或强度的其中一个参数或多个参数，使误码率分析仪(8)能够接收到信号；
步骤B：利用光学衰减片(2)对激光器(1)输出的光信号进行衰减，减小输入到被测光通信终端(4)的光强至临界状态，利用长焦平行光管(3)将经过光学衰减片(2)后的光信号变为平行光输出，所述平行光通过成像透镜组(4-1)汇聚进入通信探测器(4-2)形成点像(M)，所述临界状态为：再增加透过率为-0.01dB的光学衰减片时，通信探测器(4-2)上点像(M)输出信号输入误码率分析仪(8)使所述误码率分析仪(8)输出误码；
步骤C：利用自准直仪(7)测量平面镜(6)的方位角a0和俯仰角b0；
步骤D：调整二维转台(5)，使被测光通信终端(4)沿与方位轴X平行的方向分别向点像(M)两侧移动，同时检测误码率分析仪(8)的输出情况，当所述点像(M)位于通信探测器(4-2)边缘及外部时，误码率分析仪(8)输出误码，当误码率分析仪(8)输出误码时，停止被测光通信终端(4)沿与方位轴X平行的方向分别向点像(M)两侧的移动，并分别记录平面镜(6)的方位角a1和a2，所述方位轴X为水平方向且与被测光通信终端(4)系统光轴Z垂直；调整二维转台(5)，使被测光通信终端(4)沿与俯仰轴Y平行的方向分别向点像(M)两侧移动，同时检测误码率分析仪(8)的输出情况，当误码率分析仪(8)输出误码时，停止被测光通信终端(4)沿与俯仰轴Y平行的方向分别向点像(M)两侧的移动，并分别记录平面镜(6)的俯仰角为b1和b2，所述俯仰轴Y与被测光通信终端(4)系统光轴Z垂直且与方位轴X垂直；
步骤E：设成像透镜组(4-1)的焦距为f，则通信探测器(4-2)中心距其成像透镜组(4-1)焦点在方位轴X方向的偏差为ΔX，在俯仰轴Y方向的偏差为ΔY，所述偏差ΔX和偏差ΔY的求解公式为：
ΔX＝|a0-a1|f/2
ΔY＝|b1-b2|f/2。
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