CN105444991A - 一种大气湍流中光纤耦合效率测试装置 - Google Patents

一种大气湍流中光纤耦合效率测试装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105444991A
CN105444991A CN201510754734.3A CN201510754734A CN105444991A CN 105444991 A CN105444991 A CN 105444991A CN 201510754734 A CN201510754734 A CN 201510754734A CN 105444991 A CN105444991 A CN 105444991A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
received
fiber coupling
optical fiber
lens group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510754734.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105444991B (zh
Inventor
赵馨
宋延嵩
刘云清
张雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun University of Science and Technology
Original Assignee
Changchun University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun University of Science and Technology filed Critical Changchun University of Science and Technology
Priority to CN201510754734.3A priority Critical patent/CN105444991B/zh
Publication of CN105444991A publication Critical patent/CN105444991A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105444991B publication Critical patent/CN105444991B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02—Testing optical properties

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

本发明涉及一种大气湍流中光纤耦合效率测试装置，其特征在于：激光器的发射端对准光束整形装置，激光器发射的光路经过光束整形装置和大气介质后被接收光学系统接收，接收光学系统出射激光对准分光棱镜，分光棱镜分出的两束激光，一束激光对准哈特曼传感器的接收端，另一束激光对准变焦光纤耦合透镜组的接收端，变焦光纤耦合透镜组发射端射出的激光经过光纤传给光功率计接收；哈特曼传感器通过导线与计算机相连，计算机通过导线连接湍流强度测试仪和控制装置，控制装置通过导线与变焦光纤耦合透镜组相连；其能实现大气湍流中光纤耦合效率的测量。

Description

一种大气湍流中光纤耦合效率测试装置
技术领域
本发明涉及一种大气湍流中光纤耦合效率测试装置，属于空间激光通信技术领域。
技术背景
由于自由空间激光通信具有通信容量大、传输速率高，隐蔽性好、抗干扰能力强等优点，因而具有广泛的应用前景。目前，所有激光通信链路中，只有星间激光通信链路可以完全避开大气湍流的影响。湍流会影响到通信系统的各个方面，包括跟踪精度、捕获概率、通信误码率、光纤耦合效率等。因此，开展湍流环境下通信系统性能研究具有重要意义。无湍流时，光纤耦合效率主要受模式匹配、对准偏差、吸收损耗、平台振动、菲尼尔反射等因素影响。有湍流时，光纤耦合效率还受到大气湍流强度、链路距离、天顶角等因素影响，另外，湍流引起传输光的光强闪烁、光束漂移、光斑扩展等效应都会对光纤耦合效率产生影响。因此，开展湍流环境下光纤耦合效率的研究具有重要意义。目前，还没有一套测试系统在完成焦平面光斑测量的同时，也完成耦合效率的测试。同时，对湍流中耦合效率提高方法的研究方面也没有采用通过改变耦合透镜组焦距的方式实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种大气湍流中光纤耦合效率测试装置，其能实现大气湍流中光纤耦合效率的测量。
本发明的技术方案是这样实现的：一种大气湍流中光纤耦合效率测试装置，由激光器、光束整形装置、接收光学系统、分光棱镜、变焦光纤耦合透镜组、光纤、光功率计、控制装置、哈特曼传感器、计算机、湍流强度测试仪组成，其特征在于：激光器的发射端对准光束整形装置，激光器发射的光路经过光束整形装置和大气介质后被接收光学系统接收，接收光学系统出射激光对准分光棱镜，分光棱镜分出的两束激光，一束激光对准哈特曼传感器的接收端，另一束激光对准变焦光纤耦合透镜组的接收端，变焦光纤耦合透镜组发射端射出的激光经过光纤传给光功率计接收；哈特曼传感器通过导线与计算机相连，计算机通过导线连接湍流强度测试仪和控制装置，控制装置通过导线与变焦光纤耦合透镜组相连；
测试步骤如下：
（1）激光器发射激光，激光经过光束整形装置后进入大气介质，激光经过大气介质传输后被接收光学系统所接收；激光通过接收光学系统后达到分光棱镜；激光通过分光棱镜后，出射激光分为两束，一束激光被哈特曼传感器接收，另一束激光被变焦光纤耦合透镜组接收；变焦光纤耦合透镜组出射激光被光纤接收；光纤接收出射激光被光功率计接收；光功率显示当前光纤耦合效率值；
（2）哈特曼传感器对接收到的激光进行成像，并将记录的光斑图像送入计算机，在计算机中完成对成像光斑能量分布与形状分布的分析；
（3）湍流强度测试仪放在大气中记录当时大气湍流强度，并将测量值送入计算机；计算机根据测量的湍流强度值发出控制命令给控制装置；控制装置根据具体控制命令调整变焦光纤耦合透镜组的焦距，使耦合效率达到最大值。
本发明的积极效果是其在完成湍流环境中焦平面光斑能量分布与形状分布测量的同时，也能完成光纤耦合效率的测量，保证了湍流对光纤耦合效率影响因素分析的时效性；同时该装置具有根据测量到的实际湍流强度，通过改变耦合透镜组的焦距，使光纤耦合效率维持在最大值的功能；本装置使分析湍流对耦合效率的影响过程简化，同时通过调整焦距的方式使湍流中光纤耦合效率显著提高。
附图说明
图1为本发明的布置结构图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：如图1所示，一种大气湍流中光纤耦合效率测试装置，由激光器1、光束整形装置2、接收光学系统3、分光棱镜4、变焦光纤耦合透镜组5、光纤6、光功率计7、控制装置8、哈特曼传感器9、计算机10、湍流强度测试仪11组成，其特征在于：激光器1的发射端对准光束整形装置2，激光器1发射的光路经过光束整形装置2和大气介质后被接收光学系统3接收，接收光学系统3出射激光对准分光棱镜4，分光棱镜4分出的两束激光，一束激光对准哈特曼传感器9的接收端，另一束激光对准变焦光纤耦合透镜组5的接收端，变焦光纤耦合透镜组5发射端射出的激光经过光纤6传给光功率计7接收；哈特曼传感器9通过导线与计算机10相连，计算机10通过导线连接湍流强度测试仪11和控制装置8，控制装置8通过导线与变焦光纤耦合透镜组5相连。
激光器选用800nm波段半导体激光器；光束整形选用扩束比为1：1600的光束扩束系统；接收光学系统采用卡塞格林式光学系统；分光棱镜分光比为1：1；哈特曼传感器选用帧频为450fps的shack-Hartmann传感器；光纤采用芯径为10μm单模光纤。
实施例
（1）激光器1发射激光，激光经过光束整形装置2后进入大气介质，激光经过大气介质传输后被接收光学系统3所接收；激光通过接收光学系统3后达到分光棱镜4；激光通过分光棱镜4后，出射激光分为两束，一束激光被哈特曼传感器9接收，另一束激光被变焦光纤耦合透镜组5接收；变焦光纤耦合透镜组5出射激光被光纤6接收；光纤6接收出射激光被光功率计7接收；光功率7显示当前光纤耦合效率值。
（2）哈特曼传感器9对接收到的激光进行成像，并将记录的光斑图像送入计算机10，在计算机10中完成对成像光斑能量分布与形状分布的分析。
（3）湍流强度测试仪11放在大气中记录当时大气湍流强度，并将测量值送入计算机10；计算机10根据测量的湍流强度值发出控制命令给控制装置8；控制装置8根据具体控制命令调整变焦光纤耦合透镜组5的焦距，使耦合效率达到最大值。

Claims (1)

1.一种大气湍流中光纤耦合效率测试装置，由激光器、光束整形装置、接收光学系统、分光棱镜、变焦光纤耦合透镜组、光纤、光功率计、控制装置、哈特曼传感器、计算机、湍流强度测试仪组成，其特征在于：激光器的发射端对准光束整形装置，激光器发射的光路经过光束整形装置和大气介质后被接收光学系统接收，接收光学系统出射激光对准分光棱镜，分光棱镜分出的两束激光，一束激光对准哈特曼传感器的接收端，另一束激光对准变焦光纤耦合透镜组的接收端，变焦光纤耦合透镜组发射端射出的激光经过光纤传给光功率计接收；哈特曼传感器通过导线与计算机相连，计算机通过导线连接湍流强度测试仪和控制装置，控制装置通过导线与变焦光纤耦合透镜组相连；
测试步骤如下：
（1）激光器发射激光，激光经过光束整形装置后进入大气介质，激光经过大气介质传输后被接收光学系统所接收；激光通过接收光学系统后达到分光棱镜；激光通过分光棱镜后，出射激光分为两束，一束激光被哈特曼传感器接收，另一束激光被变焦光纤耦合透镜组接收；变焦光纤耦合透镜组出射激光被光纤接收；光纤接收出射激光被光功率计接收；光功率显示当前光纤耦合效率值；
（2）哈特曼传感器对接收到的激光进行成像，并将记录的光斑图像送入计算机，在计算机中完成对成像光斑能量分布与形状分布的分析；
（3）湍流强度测试仪放在大气中记录当时大气湍流强度，并将测量值送入计算机；计算机根据测量的湍流强度值发出控制命令给控制装置；控制装置根据具体控制命令调整变焦光纤耦合透镜组的焦距，使耦合效率达到最大值。
CN201510754734.3A 2015-11-09 2015-11-09 一种大气湍流中光纤耦合效率测试装置 Expired - Fee Related CN105444991B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510754734.3A CN105444991B (zh) 2015-11-09 2015-11-09 一种大气湍流中光纤耦合效率测试装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510754734.3A CN105444991B (zh) 2015-11-09 2015-11-09 一种大气湍流中光纤耦合效率测试装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105444991A true CN105444991A (zh) 2016-03-30
CN105444991B CN105444991B (zh) 2018-05-11

Family

ID=55555451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510754734.3A Expired - Fee Related CN105444991B (zh) 2015-11-09 2015-11-09 一种大气湍流中光纤耦合效率测试装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105444991B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106092517A (zh) * 2016-06-01 2016-11-09 上海大学 超小grin光纤镜头耦合效率的测试装置及测试方法
CN106153562A (zh) * 2016-08-31 2016-11-23 煤科集团沈阳研究院有限公司 煤矿用激光传感器气室光路耦合装置的调试加工方法
CN111610598A (zh) * 2019-02-25 2020-09-01 中国科学院光电技术研究所 一种基于强化学习的光纤耦合方法
CN112485870A (zh) * 2020-12-07 2021-03-12 中南大学 光纤耦合器阵列的自适应控制方法
CN113687474A (zh) * 2021-08-10 2021-11-23 江南大学 一种涡旋光束与光纤高效耦合系统及方法
CN114296186A (zh) * 2021-12-30 2022-04-08 中国人民解放军国防科技大学 一种提高自由空间激光向单模光纤耦合的效率的方法
CN115208469A (zh) * 2022-09-09 2022-10-18 长春理工大学 一种基于大气信道互易性的光功率稳定接收方法与装置
CN115242303A (zh) * 2022-09-21 2022-10-25 长春理工大学 一种空间光到单模光纤耦合效率控制装置与方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5663832A (en) * 1995-03-03 1997-09-02 Miller; Walter B. Device for and method of real-time simulation of atmospheric effects on an image
CN102494785A (zh) * 2011-10-21 2012-06-13 中国科学院光电技术研究所 基于Hadamard矩阵多通道方法的自适应光学系统传递矩阵测量装置及方法
CN104158592A (zh) * 2014-07-02 2014-11-19 长春理工大学 湍流大气中部分相干光通信初始光源参数控制装置
CN104618017A (zh) * 2015-01-21 2015-05-13 中国科学院上海光学精密机械研究所 提高大气激光通信链路波前质量的装置和方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5663832A (en) * 1995-03-03 1997-09-02 Miller; Walter B. Device for and method of real-time simulation of atmospheric effects on an image
CN102494785A (zh) * 2011-10-21 2012-06-13 中国科学院光电技术研究所 基于Hadamard矩阵多通道方法的自适应光学系统传递矩阵测量装置及方法
CN104158592A (zh) * 2014-07-02 2014-11-19 长春理工大学 湍流大气中部分相干光通信初始光源参数控制装置
CN104618017A (zh) * 2015-01-21 2015-05-13 中国科学院上海光学精密机械研究所 提高大气激光通信链路波前质量的装置和方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
宋鸿飞等: "湍流环境中光纤耦合效率的提高", 《光学精密工程》 *
赵芳: "基于单模光纤耦合自差探测星间光通信系统接收性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库信息科技辑》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106092517A (zh) * 2016-06-01 2016-11-09 上海大学 超小grin光纤镜头耦合效率的测试装置及测试方法
CN106153562A (zh) * 2016-08-31 2016-11-23 煤科集团沈阳研究院有限公司 煤矿用激光传感器气室光路耦合装置的调试加工方法
CN111610598A (zh) * 2019-02-25 2020-09-01 中国科学院光电技术研究所 一种基于强化学习的光纤耦合方法
CN112485870A (zh) * 2020-12-07 2021-03-12 中南大学 光纤耦合器阵列的自适应控制方法
CN113687474A (zh) * 2021-08-10 2021-11-23 江南大学 一种涡旋光束与光纤高效耦合系统及方法
CN114296186A (zh) * 2021-12-30 2022-04-08 中国人民解放军国防科技大学 一种提高自由空间激光向单模光纤耦合的效率的方法
CN115208469A (zh) * 2022-09-09 2022-10-18 长春理工大学 一种基于大气信道互易性的光功率稳定接收方法与装置
CN115208469B (zh) * 2022-09-09 2022-11-29 长春理工大学 一种基于大气信道互易性的光功率稳定接收方法与装置
CN115242303A (zh) * 2022-09-21 2022-10-25 长春理工大学 一种空间光到单模光纤耦合效率控制装置与方法
CN115242303B (zh) * 2022-09-21 2022-12-02 长春理工大学 一种空间光到单模光纤耦合效率控制装置与方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105444991B (zh) 2018-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105444991A (zh) 一种大气湍流中光纤耦合效率测试装置
CN103311790B (zh) 一种激光束双向收发的自适应光纤耦合或准直器控制系统
CN107655659B (zh) 一种激光通信终端真空测试系统及其测试方法
CN107677452B (zh) 一种少模光纤综合测试仪及测试方法
CN112636827B (zh) 一种空间光通信终端接收同轴度在线校准装置及校准方法
US9513189B2 (en) Device and method to measure the DMD and other parameters of a multicore optical fiber
CN103630337B (zh) 透镜前端焦距测量装置和方法
CN204044360U (zh) 一种具有分光片的扫描式激光测距装置
CN108663758A (zh) 一种自由空间激光耦合至单模光纤的装置及方法
CN104539349B (zh) 多功能空间激光通信地面测试系统及静态参数测试方法
CN102589684A (zh) 一种红外激光测量像面对准装置
WO2022082838A1 (zh) 一种光学检测系统
CN111769870B (zh) 空间激光通信终端中继光路装配检测装置及检测方法
CN103674488A (zh) 激光器发散角及光斑形状测量装置
CN108387974B (zh) 一种高功率光纤激光收发一体端帽
CN203661063U (zh) 一种光收发一体模块的性能测试系统
CN103916180A (zh) 全自动光插回损测试仪及测试方法
CN103743549A (zh) 一种半导体激光器巴条的器件性能测量装置
CN102937734B (zh) 具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件
CN202916459U (zh) 一种多光纤准直器
CN104714281B (zh) 光收发模块及其激光器阵列光功率的实时测量方法
CN103557835B (zh) 激光测距装置和方法
Marraccini et al. Power smart in-door optical wireless link design
CN105628339B (zh) 基于偏转镜的卫星光通信接收光场中心视场快速标定方法及装置
CN111707448B (zh) 空间激光通信终端光学部件效率检测装置及效率检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180511

Termination date: 20181109