CN112769479B - 一种能够抗湍流与振动的一体式无线激光通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光通信技术领域，具体涉及一种能够抗湍流与振动的一体式无线激光通信系统及方法，通过加入精跟踪组件、自适应光学组件、章动组件，降低了大气湍流和振动等外界环境因素对通信质量造成的影响，提高了空间光至单模光纤的耦合效率，降低了误码率，实现了抗湍流与振动的功能；整体光路分为上下两层，使用铝合金进行了壳体和安装基板的一体化设计，使主支撑零件降为两个，降低了系统复杂度；将系统中焦距最长的哈特曼波前探测镜头进行了弯折设计，并针对其使用要求选用了扁平式三维调整平台，大大降低了系统的体积重量。

Description

一种能够抗湍流与振动的一体式无线激光通信系统及方法

技术领域

本发明属于激光通信技术领域，具体涉及一种能够抗湍流与振动的一体式无线激光通信系统及方法。

背景技术

近年来激光通信领域已经有了飞速的发展，激光通信有着容量大、速率快、安全性高的优点，已经在星地、星间通信中广泛地应用，但由于大气激光通信过程中存在大气湍流、大气折射率的随机起伏等现象，接收端的光信号会产生闪烁、漂移、光束扩散、像点抖动等现象，导致通信的误码率和信噪比较高；另一方面由于通信端机的搭载平台存在微弱振动，空间光到单模光纤的耦合效率较低，这些问题制约着大气激光通信技术的广泛应用。

目前基于快速反射镜结合光纤光电探测器的章动耦合算法，能够减小大气衰减、大气断流、随机抖动等因素对光纤耦合效率的影响，实现了在最优参数下对250μrad、5Hz与1mrad、1Hz的正弦扰动的抑制；基于激光章动的空间光到单模光纤的自动耦合方案，减小随机角抖动对耦合效率的影响，耦合效率在没有扰动时达到了65％，引入扰动并进行补偿后效率提高了6.5％。两者的实验条件都为室内，大气湍流较为不明显，无法验证在剧烈的大气湍流中能否保证稳定通信。

现有技术中在激光通信系统中引入了自适应光学系统，以此来减小大气湍流的影响，并进行了室内室外实验，在室内模拟大气湍流的条件下，自适应光学系统将空间光到多模光纤的耦合效率从60％提高到80％；在室外进行9KM通信实验中，开启自适应校正后误码率由106降低至101⁰。但该实验无法解决因为随机抖动而产生的耦合效率下降的问题。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种能够抗湍流与振动的一体式无线激光通信系统及方法，通过加入精跟踪组件、自适应光学组件、章动组件，降低了大气湍流和振动等外界环境因素对通信质量造成的影响，提高了空间光至单模光纤的耦合效率，降低了误码率，实现了抗湍流与振动的功能；整体光路分为上下两层，使用铝合金进行了壳体和安装基板的一体化设计，使主支撑零件降为两个，降低了系统复杂度；将系统中焦距最长的哈特曼波前探测镜头进行了弯折设计，并针对其使用要求选用了扁平式三维调整平台，大大降低了系统的体积重量。

一种能够抗湍流与振动的一体式无线激光通信系统，由光学天线组件1、信标发射组件2、捕获组件3、精跟踪组件4、自适应光学组件5、章动跟踪组件6、通信发射组件7、通信接收组件8、二级缩束组件9、反射镜与分光镜组件10和安装板组件构成；其中安装板组件包括顶层安装板112和安装基板111，其中顶层安装板112固定在安装基板111上，顶层安装板112的侧壁上设有开口；

光学天线组件1包括光学天线11和天线安装板12，其中天线安装板12安装在顶层安装板112内部的安装基板111上，光学天线11固定在天线安装板12上；

信标发射组件2包括信标光光源21和信标光镜头22；其中信标光光源21安装在信标光镜头22上，位于信标光镜头22的后方，且信标光光源21和信标光镜头22同时均固定在顶层安装板112内部的安装基板111上；

捕获组件3包括枪瞄镜31和观靶镜头32，其中枪瞄镜31和观靶镜头32均安装在天线安装板12上，且枪瞄镜31和观靶镜头32均位于顶层安装板112侧壁的开口处,以方便安装；

精跟踪组件4包括精跟踪镜头41、精跟踪电子箱42和精跟踪电磁振镜43，其中精跟踪镜头41安装在顶层安装板112上方，精跟踪电子箱42和精跟踪电磁振镜43均安装在安装基板111上；精跟踪镜头41通过信号线与精跟踪电子箱42连接，精跟踪电子箱42通过信号线与精跟踪电磁振镜43连接；

自适应光学组件5包括自校准光源51、自校准反射镜52、哈特曼探测器53、变形镜54、限位开关55、导轨56、三维调整平台57、PZT补偿振镜58和哈特曼探测器电子箱59；其中自校准光源51、变形镜54、限位开关55、导轨56、三维调整平台57均固定在顶层安装板112上方，PZT补偿振镜58和哈特曼探测器电子箱59均固定在安装基板111上，自校准反射镜52配合连接在导轨56的滑块上，能够随着滑块沿着导轨56滑动，且限位开关55位于导轨56左端端部上方，当自校准反射镜52滑动到导轨56左端端部时能够触碰到限位开关55，哈特曼探测器53固定在三维调整平台57上；

哈特曼探测器53包括哈特曼折弯反射镜510、哈特曼缩束镜头511、哈特曼折转镜筒512、哈特曼中继镜头513和哈特曼成像相机514，其中哈特曼折转镜筒512为呈L型弯折的一体件，且其中部设有倾斜面，该倾斜面与折转两端的光轴成45°，哈特曼折弯反射镜510平行于哈特曼折转镜筒512中部的倾斜面设置，并固定在该哈特曼折转镜筒512中部的倾斜面上，哈特曼缩束镜头511固定在哈特曼折转镜筒512的一端端部，且哈特曼缩束镜头511与哈特曼折转镜筒512连通，哈特曼中继镜头513固定在哈特曼折转镜筒512另一端端部，且哈特曼中继镜头513同样也与哈特曼折转镜筒512连通；哈特曼成像相机514固定在哈特曼中继镜头513右端的三维调整平台57上，且与哈特曼中继镜头513同轴布置，哈特曼成像相机514通过信号线与哈特曼探测器电子箱59连接，哈特曼探测器电子箱59分别通过信号线与变形镜54和PZT补偿振镜58连接；

章动跟踪组件6包括PZT章动振镜61和章动振镜电子箱62；其中PZT章动振镜61安装在顶层安装板112上方；章动振镜电子箱62安装在安装基板111上，且PZT章动振镜61和章动振镜电子箱62之间通过信号线连接；

通信发射组件7包括通信发射镜头71和通信发射光纤72；其中通信发射镜头71安装在顶层安装板112上方；通信发射光纤72安装在通信发射镜头71尾部；

通信接收组件8包括通信接收镜头81和通信接收光纤82；其中通信接收镜头81安装在顶层安装板112上；通信接收光纤82安装在通信接收镜头81的尾部，通信接收光纤82为单模“一分二”光纤，该光纤的一端用于通信，另一端与章动振镜电子箱62连接；

二级缩束组件9固定在顶层安装板112上方；

反射镜与分光镜组件10包括四个反射镜和三个分光镜，分别为上下层反射镜101、第一反射镜102、第二反射镜106、第三反射镜107、光谱分光镜103、能量分光镜104和分光镜105；其中上下层反射镜101、第一反射镜102、第二反射镜106、光谱分光镜103、能量分光镜104和分光镜105均安装在顶层安装板112上，第三反射镜107安装在安装基板111上；

当本系统发射通信光时以上部件按照光束传输方向布置如下：

通信发射光纤72发射的通信光经通信发射镜头71出射后到达分光镜105，分光镜105区分接收光和发射光，将发射光透射进入二级缩束组件9，经由二级缩束组件9完成二级缩束后，从二级缩束组件9出射进入光谱分光镜103，光谱分光镜103区分信标光和通信光，将通信光透射，到达第一反射镜102，经反射后到达变形镜54，再经反射到达上下层反射镜101，上下层反射镜101将光束折转至PZT补偿振镜58，经其反射后到达第三反射镜107，再反射至精跟踪电磁振镜43，再次反射，到达光学天线11，经过光学天线一级缩束后发射，完成通信光的发射；

当本系统发射信标光时：信标光光源21发射的信标光经信标光镜头22出射；

当本系统同时接收通信光和信标光时以上部件按照光束传输方向布置如下：

本系统接收到的信标光从顶层安装板112侧壁的开口同时入射进入枪瞄镜31和观靶镜头32中，完成信标光的捕获，实现初始对准；

本系统接收到的信标光和通信光同时进入光学天线11，光束经光学天线11缩束后出射，出射光入射进入精跟踪电磁振镜43，经精跟踪电磁振镜43偏转后入射进入第三反射镜107，光束经过第三反射镜107折转后入射进入PZT补偿振镜58，由PZT补偿振镜58将光束折转至上层光路的上下层反射镜101中，光束经上下层反射镜101反射进入变形镜54中，光束经变形镜54反射进入第一反射镜102，光束再经第一反射镜102反射进入光谱分光镜103；光谱分光镜103区分信标光和通信光，并将信标光反射至能量分光镜104，能量分光镜104将信标光分为两部分，一部分反射进入精跟踪镜头41，精跟踪镜头41将光信号转化为电信号，并将电信号传输至精跟踪电子箱42；另一部分透射进入哈特曼探测器53的哈特曼缩束镜头511，再经哈特曼折弯反射镜510反射，反射光经哈特曼折转镜筒512后进入哈特曼中继镜头513，光束从哈特曼中继镜头513出射后进入达哈特曼成像相机514，哈特曼成像相机514将光信号转化为电信号，再将电信号传输至哈特曼探测器电子箱59；

光谱分光镜103将通信光透射进入二级缩束组件9，经由二级缩束组件9完成二级缩束后，光束从二级缩束组件9出射进入分光镜105，分光镜105区分接收光和发射光，将接收光反射至PZT章动振镜61，再经PZT章动振镜61反射进入通信接收镜头81，光束再经通信接收镜头81进入通信接收光纤82；

当需要校准哈特曼探测器53时，光路走向如下：

开启导轨56，自校准反射镜52在导轨56的带动下移动，直至触碰到导轨56左端端部上方的限位开关55，导轨56停止运行，自校准光源51发射自校光，光束经第二反射镜106反射进入自校准反射镜52，光束经自校准反射镜52的反射进入变形镜54，光束经变形镜54的反射到达第一反射镜102，光束经第一反射镜102反射后进入光谱分光镜103，光谱分光镜103将自校光反射至能量分光镜104，光束经能量分光镜104透射后进入哈特曼探测器53，完成标定，再由哈特曼探测器53的哈特曼成像相机514将光信号转化为电信号，并将转化后的电信号传输给哈特曼探测器电子箱59，由哈特曼探测器电子箱59计算出标定曲线。

所述顶层安装板112为一体式结构，包括顶板和侧壁，其中侧壁固定在顶板下，且侧壁上设有开口，安装基板111固定在顶层安装板112的侧壁下。

所述哈特曼折转镜筒512为呈L型弯折的一体件，具体为：一个哈特曼镜筒垂直设置在另一个哈特曼镜筒的端部，且两个哈特曼镜筒连通，在其中一个哈特曼镜筒的左端端部设有倾斜面，该倾斜面与两个哈特曼镜筒的光轴均成45°。

上述一种能够抗湍流与振动的一体式无线激光通信系统的使用方法，包括如下内容：

步骤一，取两套一种能够抗湍流与振动的一体式无线激光通信系统，分别布置在间隔0～7KM且中间无遮挡的两个建筑上，通过两套系统的枪瞄镜31实现初步指向，将两通信端机进行对准：同时开启两套本系统的信标发射组件2，同时每套系统均按照步骤二至步骤六进行操作：

步骤二，对哈特曼探测器53进行标定：

启动导轨56，导轨56上的滑块带动自校准反射镜52切入至限位开关55处，自校准光源51发射自校光，经过自校准反射镜52、变形镜54、第一反射镜102、光谱分光镜103、能量分光镜104，到达哈特曼探测器53，哈特曼探测器53完成对自校光的标定，标定完成后，通过哈特曼探测器电子箱59得到标定曲线，导轨56带动自校准反射镜52反向移动切出主光路，自校准光源51关闭；

步骤三，通过观靶镜头32对对方系统发出的信标光进行捕获，观靶镜头32在大范围内确定对方的位置；

步骤四，对光斑进行跟踪与补偿：

当信标光进入精跟踪镜头41的视场，且自校准光源51完成对哈特曼探测器53的标定以后，开启精跟踪组件4对光斑进行精跟踪，此时信标光经过光学天线11缩束，经过精跟踪电磁振镜43、第三反射镜107、PZT补偿振镜58、上下层反射镜101、变形镜54、第一反射镜102、光谱分光镜103、能量分光镜104，由能量分光镜104反射，到达精跟踪镜头41，精跟踪镜头41将光斑的成像信息传输到精跟踪电子箱42，精跟踪电子箱42根据光斑的脱靶量输出控制电信号，并将电信号输入精跟踪电磁振镜43，控制精跟踪电磁振镜43向脱靶量减小的方向偏转，将精跟踪镜头41接收的光斑稳定在其视场中心，完成稳定跟踪，实现闭环控制；

信标光以上述相同路径到达能量分光镜104后透射，进入到哈特曼探测器53，哈特曼探测器53将光斑的成像信息传输到哈特曼探测器电子箱59，同时将步骤一中标定阶段获得的标定曲线载入到哈特曼探测器电子箱59中，哈特曼探测器电子箱59根据标定曲线信息计算控制电信号，并将算好的电信号输入PZT补偿振镜58和变形镜54，控制PZT补偿振镜58角度进行偏转，通过角度偏转，对波像差中一阶倾斜变量进行补偿，校正光斑的一阶倾斜量，控制变形镜54对波像差中一阶倾斜量以外的变形量进行补偿，两者配合，补偿哈特曼探测器53接收光斑的波前差；

步骤五，开启通信：

经过精跟踪组件4的跟踪和自适应光学组件5的校正后，精跟踪镜头41和哈特曼探测器53接收的光斑达到稳定，开启通信发射组件7和通信接收组件8进行通信光的传输，发射的通信光经过分光镜105、二级缩束组件9、光谱分光镜103、第一反射镜102、变形镜54、上下层反射镜101、PZT补偿振镜58、第三反射镜107、精跟踪电磁振镜43、光学天线11后发射；

接收的通信光由光学天线11接收，经过精跟踪电磁振镜43、第三反射镜107、PZT补偿振镜58、上下层反射镜101、变形镜54、第一反射镜102、光谱分光镜103、二级缩束组件9、分光镜105、PZT章动振镜61后，进入通信接收镜头81，通信接收镜头81将光束耦合进通信接收光纤82中，至此完成空间光到单模光纤的耦合；

步骤六，进行激光章动：

通信接收光纤82为单模“一分二”光纤，将接收光分为两部分，一部分用于通信，一部分传导至章动振镜电子箱62作为章动组件6的信号源，章动振镜电子箱62将光信号转化为电信号，实时检测PZT章动振镜61在扫描过程中接收的通信光的能量，当PZT章动振镜61按预设的路径扫描到不同位置时，对比PZT章动振镜61处于这些位置时其接收对应通信光的能量大小，得到通信光能量最高时PZT章动振镜61的偏转位置，并计算出PZT章动振镜61需要向此位置偏转所需要的控制电信号，将该控制电信号输入PZT章动振镜61，控制PZT章动振镜61偏转，将通信光中能量最高的部分反射进通信接收组件8。

本发明的有益效果：

本发明在常规的无线激光通信系统的基础上，通过同时引入精跟踪组件、自适应光学组件、章动组件，能够实现抗湍流和振动的功能，降低了大气湍流和振动等外界环境因素对通信质量的影响，提高了空间光到单模光纤的耦合效率，降低了误码率，实现了系统的一体化设计。支撑结构采用双层的铝制结构，并进行了小型化和一体化设计，减小了系统的支撑零件个数和复杂程度；哈特曼探测器采用弯折设计，并有扁平式三维调整台与其配套使用，大幅度降低系统的体积和质量，实现系统的小型化设计。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的下层组件结构示意图。

图3为本发明的上层组件结构示意图。

图4为本发明的哈特曼探测器结构示意图。

图5为本发明的下层光路图。

图6为本发明的上层光路图。

其中：1光学天线组件；11为光学天线；12为天线安装板；

2信标发射组件；21为信标光光源；22为信标光镜头；

3捕获组件；31为枪瞄镜；32为观靶镜头；

4精跟踪组件；41为精跟踪镜头；42为精跟踪电子箱；43为精跟踪电磁振镜；

5自适应光学组件；51为自校准光源；52为自校准反射镜；53为哈特曼探测器；54为变形镜；55为限位开关；56为导轨；57为三维调整平台；58为PZT补偿振镜；59为哈特曼探测器电子箱；510为哈特曼折弯反射镜；511为哈特曼缩束镜头；512为哈特曼折转镜筒；513为哈特曼中继镜头；514为哈特曼成像相机；

6章动跟踪组件；61为PZT章动振镜；62为章动振镜电子箱；

7通信发射组件；71为通信发射镜头；72为通信发射光纤；

8通信接收组件；81为通信接收镜头；82为通信接收光纤；

9为二级缩束组件；

10反射镜与分光镜组件；101为上下层反射镜；102为第一反射镜；103为光谱分光镜；104为能量分光镜；105为分光镜；106为第二反射镜；107为第三反射镜。

111为安装基板；112为顶层安装板；

a为自校准反射镜切入位置；b为自校准反射镜切出位置。

具体实现方式

下面结合附图对通信过程进行详细说明：

如图1所示，一种能够抗湍流与振动的一体式无线激光通信系统，由光学天线组件1、信标发射组件2、捕获组件3、精跟踪组件4、自适应光学组件5、章动跟踪组件6、通信发射组件7、通信接收组件8、二级缩束组件9、反射镜与分光镜组件10和安装板组件构成；其中安装板组件包括顶层安装板112和安装基板111，其中顶层安装板112固定在安装基板111上，顶层安装板112的侧壁上设有用于观察和装调顶层安装板112内部各部件的开口；

顶层安装板112除了作为上层组件的安装板，同时还起到支撑的作用，将上层光路支撑起来，实现光路分层的目的，将整体的支撑零件数量降为2个。

光学天线组件1包括光学天线11和天线安装板12，其中天线安装板12安装在顶层安装板112内部的安装基板111上，光学天线11固定在天线安装板12上；

光学天线11完成对通信光的缩束，压缩发射通信光的束散角。

信标发射组件2包括信标光光源21和信标光镜头22；其中信标光光源21安装在信标光镜头22上，位于信标光镜头22的后方，且信标光光源21和信标光镜头22同时均固定在顶层安装板112内部的安装基板111上；

由于信标光不经过光学天线组件1的缩束，发射的信标光的束散角更大，使对方端机能够更快速完成信标光的对准、捕获和跟踪。

捕获组件3包括枪瞄镜31和观靶镜头32，其中枪瞄镜31和观靶镜头32均安装在天线安装板12上，且枪瞄镜31和观靶镜头32均位于顶层安装板112侧壁的开口处,以方便安装；同时观靶镜头32位于枪瞄镜31的上方；

枪瞄镜31能进行大范围扫描，观靶镜头32可以进行小范围的搜索，通过两级搜索，能够快速完成信标光的捕获，实现初始对准。

精跟踪组件4包括精跟踪镜头41、精跟踪电子箱42和精跟踪电磁振镜43，其中精跟踪镜头41安装在顶层安装板112上方，精跟踪电子箱42和精跟踪电磁振镜43均安装在安装基板111上；精跟踪电磁振镜43安装在光学天线11后；精跟踪镜头41通过信号线与精跟踪电子箱42连接，精跟踪电子箱42通过信号线与精跟踪电磁振镜43连接；

精跟踪镜头41接收对方端机的信标光，并将光信号转化为电信号，精跟踪电子箱42根据该电信号计算出脱靶量，再计算出相应的控制信号，控制精跟踪电磁振镜43向脱靶量减小的方向偏转，将光斑稳定在精跟踪电磁振镜43的视场中心，完成稳定跟踪，解决大气湍流带来的光斑漂移。

自适应光学组件5包括自校准光源51、自校准反射镜52、哈特曼探测器53、变形镜54、限位开关55、导轨56、三维调整平台57、PZT补偿振镜58和哈特曼探测器电子箱59；其中自校准光源51、变形镜54、限位开关55、导轨56、三维调整平台57均固定在顶层安装板112上方，PZT补偿振镜58和哈特曼探测器电子箱59均固定在顶层安装板112内部的安装基板111上，自校准反射镜52配合连接在导轨56的滑块上，能够随着滑块沿着导轨56滑动，且限位开关55位于导轨56左端端部上方，当自校准反射镜52滑动到导轨56左端端部时能够触碰到限位开关55，哈特曼探测器53固定在三维调整平台57上；

所述导轨56为Ametek-21F4U导轨。

哈特曼探测器53包括哈特曼折弯反射镜510、哈特曼缩束镜头511、哈特曼折转镜筒512、哈特曼中继镜头513和哈特曼成像相机514，其中哈特曼折转镜筒512为呈L型弯折的一体件，且其中部设有倾斜面，该倾斜面与折转两端的光轴成45°，哈特曼折弯反射镜510平行于哈特曼折转镜筒512中部的倾斜面设置，并固定在该哈特曼折转镜筒512中部的倾斜面上，哈特曼缩束镜头511固定在哈特曼折转镜筒512的一端端部，且哈特曼缩束镜头511与哈特曼折转镜筒512连通，哈特曼中继镜头513固定在哈特曼折转镜筒512另一端端部，且哈特曼中继镜头513同样也与哈特曼折转镜筒512连通；哈特曼成像相机514固定在哈特曼中继镜头513右端的三维调整平台57上，且与哈特曼中继镜头513同轴布置，哈特曼成像相机514通过信号线与哈特曼探测器电子箱59连接，哈特曼探测器电子箱59分别通过信号线与变形镜54和PZT补偿振镜58连接；

哈特曼探测器53的全部部件均安装在三维调整平台57上；

哈特曼折弯反射镜510与哈特曼折转镜筒512两端的光轴均成45°安装；

三维调整平台57采用北方光学仪器厂生产的MTS101型号的电控平移台，能够进行平移位置调整。

自校准光源51安装在顶层安装板112上，位于变形镜54之前；自校准反射镜52安装在导轨56上，位于自校准光源51和变形镜54之间；哈特曼探测器53安装在三维调整平台57上，位于变形镜54之后；PZT补偿振镜58安装在安装基板111上，位于精跟踪电磁振镜43之后；变形镜54、限位开关55、导轨56、三维调整平台57安装在顶层安装板112上；哈特曼探测器电子箱59安装在安装基板111上；哈特曼缩束镜头511、哈特曼折转镜筒512、哈特曼中继镜头513、哈特曼成像相机514安装在三维调整平台57上，哈特曼折转镜筒512一端通过法兰与哈特曼缩束镜头511连接，另一端通过法兰与哈特曼中继镜头513连接；哈特曼折弯反射镜510安装在哈特曼折转镜筒512的转折处，与其成45°安装；哈特曼成像相机514安装在哈特曼中继镜头513右侧；

该组件可以对成像光斑中的波像差进行补偿，在使用时需要进行标定，获取标定曲线，将标定曲线信息载入到哈特曼探测器电子箱59中后，哈特曼探测器53接收信标光，并将光信号转化为电信号，并将电信号传递至哈特曼探测器电子箱59，哈特曼探测器电子箱59根据载入的标定曲线信息和电信号，计算控制信号，控制PZT补偿振镜58角度偏转，通过角度偏转，对波像差中一阶倾斜变量进行补偿，控制变形镜54对波像差中一阶倾斜量以外的变形量进行补偿，哈特曼探测器53安装在变形镜54和PZT补偿振镜58之后，实现对波像差的闭环补偿，降低大气湍流带来的通信接收组件8的光斑闪烁、像点抖动等问题；

导轨56能够带动自校准反射镜52沿其方向移动，实现切入/切出光路，切入时自校准反射镜52在导轨56上滑动直到到达限位开关55处，触发限位开关55，控制导轨56停止；自校准光源51发射标准自校光源对哈特曼探测器53进行标定，通过自校准反射镜52的切入，将自校光源反射进哈特曼探测器53中完成标定，完成标定后自校准反射镜52切出，自校光源移出光路；

哈特曼探测器53由于焦距过长，采用折弯设计，将其分为哈特曼缩束镜头511、哈特曼折转镜筒512、哈特曼中继镜头513和哈特曼成像相机514四部分，并通过哈特曼折弯反射镜510将哈特曼探测器53的光路完成折转，并针对其使用方法，配备了扁平式的三维调整平台57，降低了系统的体积。

导轨56后端的顶层安装板112上设有穿线用的槽。

章动跟踪组件6包括PZT章动振镜61和章动振镜电子箱62；其中PZT章动振镜61安装在顶层安装板112上方，位于通信接收镜头81之前；章动振镜电子箱62安装在顶层安装板112内部的安装基板111上，且PZT章动振镜61和章动振镜电子箱62之间通过信号线连接；

章动振镜电子箱62根据通信接收光纤82接收到的通信光的功率，控制PZT章动振镜61对光斑能量最高的位置进行跟踪，并将其耦合进通信接收光纤82即单模光纤中，将系统的耦合效率保持在较高的水平，减小通信距离和端机振动的影响。

通信发射组件7包括通信发射镜头71和通信发射光纤72；其中通信发射镜头71安装在顶层安装板112上方，位于二级缩束组件9之前；通信发射光纤72安装在通信发射镜头71尾部；

通信发射组件7，具体为：通信光由通信发射光纤72传至通信发射镜头71，由通信发射镜头71发出。

通信接收组件8包括通信接收镜头81和通信接收光纤82；其中通信接收镜头81安装在顶层安装板112上，位于PZT章动振镜61之后；通信接收光纤82安装在通信接收镜头81的尾部，通信接收光纤82为单模“一分二”光纤，该光纤的一端用于通信，另一端与章动振镜电子箱62连接；

通信接收镜头81接收对面端机发射经PZT章动振镜61发射进入的通信光，将其耦合进通信接收光纤82中，实现空间光到单模光纤的耦合。

二级缩束组件9固定在顶层安装板112上方；

二级缩束组件9对通信光完成进一步缩束，减小其束散角，增加能量密度，提高耦合效率。

反射镜与分光镜组件10包括四个反射镜和三个分光镜，分别为上下层反射镜101、第一反射镜102、第二反射镜106、第三反射镜107、光谱分光镜103、能量分光镜104和分光镜105；其中上下层反射镜101、第一反射镜102、第二反射镜106、光谱分光镜103、能量分光镜104和分光镜105均安装在顶层安装板112上，第三反射镜107安装在顶层安装板112内部的安装基板111上，且上下层反射镜101处的顶层安装板112上设有开孔，允许光束经过；

其中上下层反射镜101安装在上层安装板112上的第一个位置；第一反射镜102安装在变形镜54和上下层反射镜101之间；光谱分光镜103安装在精跟踪镜头41和通信接收镜头81之间；能量分光镜104安装在哈特曼探测器53和精跟踪镜头41之间；分光镜105安装在通信接收镜头81和通信发射镜头71之间；第二反射镜106安装在自校准光源51前；

反射镜和分光镜能够折转光路，改变光路方向，有利于其他组件的合理布局，实现优化系统体积，分光镜对光路进行隔离，按照波长的不同，对接收的光束进行反射/透射，将光束分隔进不同组件，实现不同的功能。

当本系统发射通信光时以上部件按照光束传输方向布置如下：

通信发射光纤72发射的通信光经通信发射镜头71出射后到达分光镜105，分光镜105区分接收光和发射光，将发射光透射进入二级缩束组件9，经由二级缩束组件9完成二级缩束后，从二级缩束组件9出射进入光谱分光镜103，光谱分光镜103区分信标光和通信光，将通信光透射，到达第一反射镜102，经反射后到达变形镜54，再经反射到达上下层反射镜101，上下层反射镜101将光束折转至PZT补偿振镜58，经其反射后到达第三反射镜107，再反射至精跟踪电磁振镜43，再次反射，到达光学天线11，经过光学天线一级缩束后发射，完成通信光的发射；

当本系统发射信标光时：信标光光源21发射的信标光经信标光镜头22出射；

当本系统同时接收通信光和信标光时以上部件按照光束传输方向布置如下：

本系统接收到的信标光从顶层安装板112侧壁的开口同时入射进入下层光路的枪瞄镜31和观靶镜头32中，完成信标光的捕获，枪瞄镜31能进行大范围扫描，观靶镜头32能够进行小范围的搜索，通过两级搜索，能够快速完成信标光的捕获，实现初始对准；

本系统接收到的信标光和通信光同时进入光学天线11，光束经光学天线11缩束后出射，出射光入射进入精跟踪电磁振镜43，经精跟踪电磁振镜43偏转后入射进入第三反射镜107，光束经过第三反射镜107折转后入射进入PZT补偿振镜58，由PZT补偿振镜58将光束通过上下层反射镜101处顶层安装板112上的开孔折转至上层光路的上下层反射镜101中，光束经上下层反射镜101反射进入变形镜54中，光束经变形镜54反射进入第一反射镜102，光束再经第一反射镜102反射进入光谱分光镜103；光谱分光镜103区分信标光和通信光，并将信标光反射至能量分光镜104，能量分光镜104将信标光分为两部分，一部分反射进入精跟踪镜头41，精跟踪镜头41将光信号转化为电信号，并将电信号传输至精跟踪电子箱42；另一部分透射进入哈特曼探测器53的哈特曼缩束镜头511，再经哈特曼折弯反射镜510反射，反射光经哈特曼折转镜筒512后进入哈特曼中继镜头513，光束从哈特曼中继镜头513出射后进入达哈特曼成像相机514，哈特曼成像相机514将光信号转化为电信号，再将电信号传输至哈特曼探测器电子箱59；

光谱分光镜103将通信光透射进入二级缩束组件9，经由二级缩束组件9完成二级缩束后，光束从二级缩束组件9出射进入分光镜105，分光镜105区分接收光和发射光，将接收光反射至PZT章动振镜61，再经PZT章动振镜61反射进入通信接收镜头81，光束再经通信接收镜头81进入通信接收光纤82；

当需要校准哈特曼探测器53时，光路走向如下：上层光路中包含自校准子光路如下：

开启导轨56，自校准反射镜52在导轨56的带动下移动，直至触碰到导轨56左端端部上方的限位开关55，导轨56停止运行，完成自校准反射镜52的切入，切入后，自校准光源51发射自校光，光束经第二反射镜106反射进入自校准反射镜52，光束经自校准反射镜52的反射进入变形镜54，光束经变形镜54的反射到达第一反射镜102，光束经第一反射镜102反射后进入光谱分光镜103，光谱分光镜103将自校光反射至能量分光镜104，光束经能量分光镜104透射后进入哈特曼探测器53，完成标定，再由哈特曼探测器53的哈特曼成像相机514将光信号转化为电信号，并将转化后的电信号传输给哈特曼探测器电子箱59，由哈特曼探测器电子箱59计算出标定曲线。

标定曲线，相当于给出一个标准答案，后续朝着这个答案校正

所述顶层安装板112为一体式结构，包括顶板和侧壁，其中侧壁固定在顶板下，且侧壁上设有开口，便于安装和调整下层器件，安装基板111固定在顶层安装板112的侧壁下。

所述哈特曼折转镜筒512为呈L型弯折的一体件，具体为：一个哈特曼镜筒垂直设置在另一个哈特曼镜筒的端部，且两个哈特曼镜筒连通，在其中一个哈特曼镜筒的左端端部设有倾斜面，该倾斜面与两个哈特曼镜筒的光轴均成45°。倾斜面设置在哈特曼镜筒与另一个哈特曼镜筒连接处的外部。

上述一种能够抗湍流与振动的一体式无线激光通信系统的使用方法，包括如下内容：

步骤一，取两套一种能够抗湍流与振动的一体式无线激光通信系统，分别布置在间隔0～7KM且中间无遮挡的两个建筑上，通过两套系统的枪瞄镜31利用人眼大致将一个系统对到另外一个系统所在的建筑或者那个方向即可，实现初步指向，将两通信端机进行对准：同时开启两套本系统的信标发射组件2，同时每套系统均按照步骤二至步骤六进行操作：

步骤二，对哈特曼探测器53进行标定：

启动导轨56，导轨56上的滑块带动自校准反射镜52切入至限位开关55处，自校准光源51发射自校光，经过自校准反射镜52、变形镜54、第一反射镜102、光谱分光镜103、能量分光镜104，到达哈特曼探测器53，哈特曼探测器53完成对自校光的标定，标定完成后，通过哈特曼探测器电子箱59得到标定曲线，导轨56带动自校准反射镜52反向移动切出主光路，自校准光源51关闭；

步骤三，通过观靶镜头32对对方系统发出的信标光进行捕获，观靶镜头32的视场较大，但是由于焦距短，像元角分辨率较低，不能精确定位，可以通过精跟踪组件4进行进一步跟踪；观靶镜头32只是在大范围内确定对方的位置，需要再进行精跟踪；

步骤四，对光斑进行跟踪与补偿：

当信标光进入精跟踪镜头41的视场，且自校准光源51完成对哈特曼探测器53的标定以后，开启精跟踪组件4中的精跟踪镜头41、精跟踪电子箱42和精跟踪电磁振镜43对光斑进行精跟踪，此时信标光经过光学天线11缩束，经过精跟踪电磁振镜43、第三反射镜107、PZT补偿振镜58、上下层反射镜101、变形镜54、第一反射镜102、光谱分光镜103、能量分光镜104，由能量分光镜104反射，到达精跟踪镜头41，精跟踪镜头41将光斑的成像信息传输到精跟踪电子箱42，精跟踪电子箱42根据光斑的脱靶量输出控制电信号，并将电信号输入精跟踪电磁振镜43，控制精跟踪电磁振镜43向脱靶量减小的方向偏转，将精跟踪镜头41接收的光斑稳定在其视场中心，完成稳定跟踪，实现闭环控制；

信标光以上述相同路径到达能量分光镜104后透射，进入到哈特曼探测器53，哈特曼探测器53将光斑的成像信息传输到哈特曼探测器电子箱59，同时将步骤一中标定阶段获得的标定曲线载入到哈特曼探测器电子箱59中，哈特曼探测器电子箱59根据标定曲线信息计算控制电信号，并将算好的电信号输入PZT补偿振镜58和变形镜54，控制PZT补偿振镜58角度进行偏转，通过角度偏转，对波像差中一阶倾斜变量进行补偿，校正光斑的一阶倾斜量，控制变形镜54对波像差中一阶倾斜量以外的变形量即光斑的高阶变形进行补偿，两者配合，补偿哈特曼探测器53接收光斑的波前差；

步骤五，开启通信：

经过精跟踪组件4的跟踪和自适应光学组件5的校正后，精跟踪镜头41和哈特曼探测器53接收的光斑达到稳定，开启通信发射组件7和通信接收组件8进行通信光的传输，发射的通信光经过分光镜105(透射)、二级缩束组件9、光谱分光镜103(透射)、第一反射镜102、变形镜54、上下层反射镜101、PZT补偿振镜58、第三反射镜107、精跟踪电磁振镜43、光学天线11后发射，束散角小，能量损失较小；

接收的通信光由光学天线11接收，经过精跟踪电磁振镜43、第三反射镜107、PZT补偿振镜58、上下层反射镜101、变形镜54、第一反射镜102、光谱分光镜103(透射)、二级缩束组件9、分光镜105(反射)、PZT章动振镜61后，进入通信接收镜头81，通信接收镜头81将光束耦合进通信接收光纤82(单模光纤)中，至此完成空间光到单模光纤的耦合；

步骤六，进行激光章动：

通信接收光纤82为单模“一分二”光纤，将接收光分为两部分，一部分用于通信，一部分传导至章动振镜电子箱62作为章动组件6的信号源，章动振镜电子箱62将光信号转化为电信号，实时检测通信光的能量，并将电信号输入PZT章动振镜61，实时检测PZT章动振镜61在扫描过程中接收的通信光的能量，当PZT章动振镜61按预设的路径扫描到不同位置时，对比PZT章动振镜61处于这些位置时其接收对应通信光的能量大小，得到通信光能量最高时PZT章动振镜61的偏转位置，并计算出PZT章动振镜61需要向此位置偏转所需要的控制电信号，将该控制电信号输入PZT章动振镜61，控制PZT章动振镜61偏转，根据探测信号，探测到能量最大的位置，向该位置偏转，由于光斑是动态变化的，所以偏转的位置不断变化；为了将通信效率维持在较高水平，将通信光中能量最高的部分反射进通信接收组件8；将通信效率维持在较高水平，并降低外界扰动的影响。

在通信过程中，反射镜和分光镜组件10完成对光路的折转和区分，其中，上下层反射镜101使下层光路反射上来的光变为水平方向传播；光谱分光镜103为光谱分光镜，用来区分信标光和通信光，将信标光反射，通信光透射；能量分能量光镜104为能量分光镜，将信标光分为两部分，一部分进入哈特曼探测器53，一部分进入精跟踪镜头41；分光镜105区分通信光中的发射光和接收光，将接收光反射，发射光透射。通过合理布置反射镜和分光镜，实现光路的折转，降低装置的体积。

本发明解决了由于大气湍流引起的光斑闪烁、漂移和失真现象，降低误码率，同时改善由于振动、通信距离过远而产生的耦合效率低的问题，在通信端机中引入了精跟踪组件、自适应光学组件和章动组件，其中精跟踪组件可以改善通信过程中的光斑漂移，将光斑稳定在视场中心；自适应光学组件可以改善通信过程中的闪烁、光束扩散、像点抖动等现象，优化光斑质量并降低误码率；章动组件可以抑制振动、多光束不同轴以及通信距离过远造成的耦合效率降低问题。

Claims (4)

1.一种能够抗湍流与振动的一体式无线激光通信系统，其特征在于由光学天线组件(1)、信标发射组件(2)、捕获组件(3)、精跟踪组件(4)、自适应光学组件(5)、章动跟踪组件(6)、通信发射组件(7)、通信接收组件(8)、二级缩束组件(9)、反射镜与分光镜组件(10)和安装板组件构成；其中安装板组件包括顶层安装板(112)和安装基板(111)，其中顶层安装板(112)固定在安装基板(111)上，顶层安装板(112)的侧壁上设有开口；

光学天线组件(1)包括光学天线(11)和天线安装板(12)，其中天线安装板(12)安装在顶层安装板(112)内部的安装基板(111)上，光学天线(11)固定在天线安装板(12)上；

信标发射组件(2)包括信标光光源(21)和信标光镜头(22)；其中信标光光源(21)安装在信标光镜头(22)上，位于信标光镜头(22)的后方，且信标光光源(21)和信标光镜头(22)同时均固定在顶层安装板(112)内部的安装基板(111)上；

捕获组件(3)包括枪瞄镜(31)和观靶镜头(32)，其中枪瞄镜(31)和观靶镜头(32)均安装在天线安装板(12)上，且枪瞄镜(31)和观靶镜头(32)均位于顶层安装板(112)侧壁的开口处,以方便安装；

精跟踪组件(4)包括精跟踪镜头(41)、精跟踪电子箱(42)和精跟踪电磁振镜(43)，其中精跟踪镜头(41)安装在顶层安装板(112)上方，精跟踪电子箱(42)和精跟踪电磁振镜(43)均安装在安装基板(111)上；精跟踪镜头(41)通过信号线与精跟踪电子箱(42)连接，精跟踪电子箱(42)通过信号线与精跟踪电磁振镜(43)连接；

自适应光学组件(5)包括自校准光源(51)、自校准反射镜(52)、哈特曼探测器(53)、变形镜(54)、限位开关(55)、导轨(56)、三维调整平台(57)、PZT补偿振镜(58)和哈特曼探测器电子箱(59)；其中自校准光源(51)、变形镜(54)、限位开关(55)、导轨(56)、三维调整平台(57)均固定在顶层安装板(112)上方，PZT补偿振镜(58)和哈特曼探测器电子箱(59)均固定在安装基板(111)上，自校准反射镜(52)配合连接在导轨(56)的滑块上，能够随着滑块沿着导轨(56)滑动，且限位开关(55)位于导轨(56)左端端部上方，当自校准反射镜(52)滑动到导轨(56)左端端部时能够触碰到限位开关(55)，哈特曼探测器(53)固定在三维调整平台(57)上；

哈特曼探测器(53)包括哈特曼折弯反射镜(510)、哈特曼缩束镜头(511)、哈特曼折转镜筒(512)、哈特曼中继镜头(513)和哈特曼成像相机(514)，其中哈特曼折转镜筒(512)为呈L型弯折的一体件，且其中部设有倾斜面，该倾斜面与折转两端的光轴成45°，哈特曼折弯反射镜(510)平行于哈特曼折转镜筒(512)中部的倾斜面设置，并固定在该哈特曼折转镜筒(512)中部的倾斜面上，哈特曼缩束镜头(511)固定在哈特曼折转镜筒(512)的一端端部，且哈特曼缩束镜头(511)与哈特曼折转镜筒(512)连通，哈特曼中继镜头(513)固定在哈特曼折转镜筒(512)另一端端部，且哈特曼中继镜头(513)同样也与哈特曼折转镜筒(512)连通；哈特曼成像相机(514)固定在哈特曼中继镜头(513)右端的三维调整平台(57)上，且与哈特曼中继镜头(513)同轴布置，哈特曼成像相机(514)通过信号线与哈特曼探测器电子箱(59)连接，哈特曼探测器电子箱(59)分别通过信号线与变形镜(54)和PZT补偿振镜(58)连接；

章动跟踪组件(6)包括PZT章动振镜(61)和章动振镜电子箱(62)；其中PZT章动振镜(61)安装在顶层安装板(112)上方；章动振镜电子箱(62)安装在安装基板(111)上，且PZT章动振镜(61)和章动振镜电子箱(62)之间通过信号线连接；

通信发射组件(7)包括通信发射镜头(71)和通信发射光纤(72)；其中通信发射镜头(71)安装在顶层安装板(112)上方；通信发射光纤(72)安装在通信发射镜头(71)尾部；

通信接收组件(8)包括通信接收镜头(81)和通信接收光纤(82)；其中通信接收镜头(81)安装在顶层安装板(112)上；通信接收光纤(82)安装在通信接收镜头(81)的尾部，通信接收光纤(82)为单模“一分二”光纤，该光纤的一端用于通信，另一端与章动振镜电子箱(62)连接；

二级缩束组件(9)固定在顶层安装板(112)上方；

反射镜与分光镜组件(10)包括四个反射镜和三个分光镜，分别为上下层反射镜(101)、第一反射镜(102)、第二反射镜(106)、第三反射镜(107)、光谱分光镜(103)、能量分光镜(104)和分光镜(105)；其中上下层反射镜(101)、第一反射镜(102)、第二反射镜(106)、光谱分光镜(103)、能量分光镜(104)和分光镜(105)均安装在顶层安装板(112)上，第三反射镜(107)安装在安装基板(111)上；

当本系统发射通信光时以上部件按照光束传输方向布置如下：

通信发射光纤(72)发射的通信光经通信发射镜头(71)出射后到达分光镜(105)，分光镜(105)区分接收光和发射光，将发射光透射进入二级缩束组件(9)，经由二级缩束组件(9)完成二级缩束后，从二级缩束组件(9)出射进入光谱分光镜(103)，光谱分光镜(103)区分信标光和通信光，将通信光透射，到达第一反射镜(102)，经反射后到达变形镜(54)，再经反射到达上下层反射镜(101)，上下层反射镜(101)将光束折转至PZT补偿振镜(58)，经其反射后到达第三反射镜(107)，再反射至精跟踪电磁振镜(43)，再次反射，到达光学天线(11)，经过光学天线一级缩束后发射，完成通信光的发射；

当本系统发射信标光时：信标光光源(21)发射的信标光经信标光镜头(22)出射；

当本系统同时接收通信光和信标光时以上部件按照光束传输方向布置如下：

本系统接收到的信标光从顶层安装板(112)侧壁的开口同时入射进入枪瞄镜(31)和观靶镜头(32)中，完成信标光的捕获，实现初始对准；

本系统接收到的信标光和通信光同时进入光学天线(11)，光束经光学天线(11)缩束后出射，出射光入射进入精跟踪电磁振镜(43)，经精跟踪电磁振镜(43)偏转后入射进入第三反射镜(107)，光束经过第三反射镜(107)折转后入射进入PZT补偿振镜(58)，由PZT补偿振镜(58)将光束折转至上层光路的上下层反射镜(101)中，光束经上下层反射镜(101)反射进入变形镜(54)中，光束经变形镜(54)反射进入第一反射镜(102)，光束再经第一反射镜(102)反射进入光谱分光镜(103)；光谱分光镜(103)区分信标光和通信光，并将信标光反射至能量分光镜(104)，能量分光镜(104)将信标光分为两部分，一部分反射进入精跟踪镜头(41)，精跟踪镜头(41)将光信号转化为电信号，并将电信号传输至精跟踪电子箱(42)；另一部分透射进入哈特曼探测器(53)的哈特曼缩束镜头(511)，再经哈特曼折弯反射镜(510)反射，反射光经哈特曼折转镜筒(512)后进入哈特曼中继镜头(513)，光束从哈特曼中继镜头(513)出射后进入达哈特曼成像相机(514)，哈特曼成像相机(514)将光信号转化为电信号，再将电信号传输至哈特曼探测器电子箱(59)；

光谱分光镜(103)将通信光透射进入二级缩束组件(9)，经由二级缩束组件(9)完成二级缩束后，光束从二级缩束组件(9)出射进入分光镜(105)，分光镜(105)区分接收光和发射光，将接收光反射至PZT章动振镜(61)，再经PZT章动振镜(61)反射进入通信接收镜头(81)，光束再经通信接收镜头(81)进入通信接收光纤(82)；

当需要校准哈特曼探测器(53)时，光路走向如下：

开启导轨(56)，自校准反射镜(52)在导轨(56)的带动下移动，直至触碰到导轨(56)左端端部上方的限位开关(55)，导轨(56)停止运行，自校准光源(51)发射自校光，光束经第二反射镜(106)反射进入自校准反射镜(52)，光束经自校准反射镜(52)的反射进入变形镜(54)，光束经变形镜(54)的反射到达第一反射镜(102)，光束经第一反射镜(102)反射后进入光谱分光镜(103)，光谱分光镜(103)将自校光反射至能量分光镜(104)，光束经能量分光镜(104)透射后进入哈特曼探测器(53)，完成标定，再由哈特曼探测器(53)的哈特曼成像相机(514)将光信号转化为电信号，并将转化后的电信号传输给哈特曼探测器电子箱(59)，由哈特曼探测器电子箱(59)计算出标定曲线。

2.根据权利要求1所述的一种能够抗湍流与振动的一体式无线激光通信系统，其特征在于所述顶层安装板(112)为一体式结构，包括顶板和侧壁，其中侧壁固定在顶板下，且侧壁上设有开口，安装基板(111)固定在顶层安装板(112)的侧壁下。

3.根据权利要求2所述的一种能够抗湍流与振动的一体式无线激光通信系统，其特征在于所述哈特曼折转镜筒(512)为呈L型弯折的一体件，具体为：一个哈特曼镜筒垂直设置在另一个哈特曼镜筒的端部，且两个哈特曼镜筒连通，在其中一个哈特曼镜筒的左端端部设有倾斜面，该倾斜面与两个哈特曼镜筒的光轴均成45°。

4.一种权利要求1所述的一种能够抗湍流与振动的一体式无线激光通信系统的使用方法，包括如下内容：

步骤一，取两套一种能够抗湍流与振动的一体式无线激光通信系统，分别布置在间隔0～7KM且中间无遮挡的两个建筑上，通过两套系统的枪瞄镜(31)实现初步指向，将两通信端机进行对准：同时开启两套本系统的信标发射组件(2)，同时每套系统均按照步骤二至步骤六进行操作：

步骤二，对哈特曼探测器(53)进行标定：

启动导轨(56)，导轨(56)上的滑块带动自校准反射镜(52)切入至限位开关(55)处，自校准光源(51)发射自校光，经过自校准反射镜(52)、变形镜(54)、第一反射镜(102)、光谱分光镜(103)、能量分光镜(104)，到达哈特曼探测器(53)，哈特曼探测器(53)完成对自校光的标定，标定完成后，通过哈特曼探测器电子箱(59)得到标定曲线，导轨(56)带动自校准反射镜(52)反向移动切出主光路，自校准光源(51)关闭；

步骤三，通过观靶镜头(32)对对方系统发出的信标光进行捕获，观靶镜头(32)在大范围内确定对方的位置；

步骤四，对光斑进行跟踪与补偿：

当信标光进入精跟踪镜头(41)的视场，且自校准光源(51)完成对哈特曼探测器(53)的标定以后，开启精跟踪组件(4)对光斑进行精跟踪，此时信标光经过光学天线(11)缩束，经过精跟踪电磁振镜(43)、第三反射镜(107)、PZT补偿振镜(58)、上下层反射镜(101)、变形镜(54)、第一反射镜(102)、光谱分光镜(103)、能量分光镜(104)，由能量分光镜(104)反射，到达精跟踪镜头(41)，精跟踪镜头(41)将光斑的成像信息传输到精跟踪电子箱(42)，精跟踪电子箱(42)根据光斑的脱靶量输出控制电信号，并将电信号输入精跟踪电磁振镜(43)，控制精跟踪电磁振镜(43)向脱靶量减小的方向偏转，将精跟踪镜头(41)接收的光斑稳定在其视场中心，完成稳定跟踪，实现闭环控制；

信标光以上述相同路径到达能量分光镜(104)后透射，进入到哈特曼探测器(53)，哈特曼探测器(53)将光斑的成像信息传输到哈特曼探测器电子箱(59)，同时将步骤一中标定阶段获得的标定曲线载入到哈特曼探测器电子箱(59)中，哈特曼探测器电子箱(59)根据标定曲线信息计算控制电信号，并将算好的电信号输入PZT补偿振镜(58)和变形镜(54)，控制PZT补偿振镜(58)角度进行偏转，通过角度偏转，对波像差中一阶倾斜变量进行补偿，校正光斑的一阶倾斜量，控制变形镜(54)对波像差中一阶倾斜量以外的变形量进行补偿，两者配合，补偿哈特曼探测器(53)接收光斑的波前差；

步骤五，开启通信：

经过精跟踪组件(4)的跟踪和自适应光学组件(5)的校正后，精跟踪镜头(41)和哈特曼探测器(53)接收的光斑达到稳定，开启通信发射组件(7)和通信接收组件(8)进行通信光的传输，发射的通信光经过分光镜(105)、二级缩束组件(9)、光谱分光镜(103)、第一反射镜(102)、变形镜(54)、上下层反射镜(101)、PZT补偿振镜(58)、第三反射镜(107)、精跟踪电磁振镜(43)、光学天线(11)后发射；

接收的通信光由光学天线(11)接收，经过精跟踪电磁振镜(43)、第三反射镜(107)、PZT补偿振镜(58)、上下层反射镜(101)、变形镜(54)、第一反射镜(102)、光谱分光镜(103)、二级缩束组件(9)、分光镜(105)、PZT章动振镜(61)后，进入通信接收镜头(81)，通信接收镜头(81)将光束耦合进通信接收光纤(82)中，至此完成空间光到单模光纤的耦合；

步骤六，进行激光章动：

通信接收光纤(82)为单模“一分二”光纤，将接收光分为两部分，一部分用于通信，一部分传导至章动振镜电子箱(62)作为章动组件(6)的信号源，章动振镜电子箱(62)将光信号转化为电信号，实时检测PZT章动振镜(61)在扫描过程中接收的通信光的能量，当PZT章动振镜(61)按预设的路径扫描到不同位置时，对比PZT章动振镜(61)处于这些位置时其接收对应通信光的能量大小，得到通信光能量最高时PZT章动振镜(61)的偏转位置，并计算出PZT章动振镜(61)需要向此位置偏转所需要的控制电信号，将该控制电信号输入PZT章动振镜(61)，控制PZT章动振镜(61)偏转，将通信光中能量最高的部分反射进通信接收组件(8)。

Images