CN112987184A - 一种提高自由空间激光通信光路隔离度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供提高自由空间激光通信光路隔离度的方法。本发明的方法为:在光学镜片的中心点的一侧连接小曲率半径光学球或球的一部分,用于增大光路中的后向反射光束的反射角度。本发明在光学镜片的中心点连接小曲率半径光学球或球的一部分,增大光路中的后向反射光束的反射角度,在几乎不增加激光通信终端的尺寸和重量的情况下,可大幅度提高系统隔离度。
Description
技术领域:
本发明涉及一种提高自由空间激光通信光路隔离度的方法,属于光学设备技术领域。
背景技术:
自由空间激光通信中,隔离度是限制对微弱信号接收灵敏度的主要因素。隔离度主要由光学表面和结构表面的后向反射以及散射造成,尤其是光学系统各表面在中心点处的后向反射,容易造成较大影响。
一般来说,在自由空间激光通信系统中,对发光束和收光束采用不同的波长/偏振,并采用相应的滤光器件/偏振器件实现收发隔离,该方式所能获得的隔离度,一方面取决于所采用的波长/偏振,另一方面,受限于器件工艺水平。在长距离低功率情况下,该方式所能达到的隔离度不能满足应用需求,工程上有进一步提高隔离度的需求。用于进一步提高隔离度的技术手段包括: (1) 采用离轴光学系统,可以进一步提高隔离度,但将增大系统的尺寸和重量,不利于卫星应用; (2) 在同轴光学系统中,对光学表面中心点打小孔,使得该小孔区域内的激光束被透射或吸收,而不被光学表面后向反射,但该方式的效果受限于打孔工艺:一方面,在孔边缘依然有残存的散射;另一方面,小孔的最小直径受限于工艺(典型如0.8mm), 导致系统有效透过率降低。
发明内容:
针对上述存在的问题,本发明提供一种提高自由空间激光通信光路隔离度的方法,在光学镜片的中心点连接小曲率半径光学球或球的一部分,增大光路中的后向反射光束的反射角度,在几乎不增加激光通信终端的尺寸和重量的情况下,可大幅度提高系统隔离度。
上述的目的通过以下的技术方案实现:
一种提高自由空间激光通信光路隔离度的方法,该方法为:在光学镜片的中心点的一侧连接小曲率半径光学球或球的一部分,用于增大光路中的后向反射光束的反射角度。
所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法,所述小曲率半径光学球或球的一部分,通过紫外固化胶方式粘贴在所述光学镜片中心点的一侧。
所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法,所述小曲率半径光学球的曲率半径为所述光学镜片曲率半径的1:(25-50)。
所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法,所述小曲率半径光学球的一部分包括半球或者球冠。
所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法,所述光学镜片为凸非球面镜片。
有益效果:
本发明在光学镜片的中心点连接小曲率半径光学球或球的一部分,增大光路中的后向反射光束的反射角度,在几乎不增加激光通信终端的尺寸和重量的情况下,可大幅度提高系统隔离度,结构简单,成本低,效果显著。
附图说明:
图1是现有技术中光学镜片的光路示意图,从图1中可以看出光路散射。
图2是本发明的示意图。
具体实施方式:
如图2所示,本实施例的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法,该方法为:在光学镜片的中心点的一侧连接小曲率半径光学球或球的一部分,用于增大光路中的后向反射光束的反射角度。
所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法,所述小曲率半径光学球或球的一部分,通过紫外固化胶方式粘贴在所述光学镜片中心点的一侧。
所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法,所述小曲率半径光学球的曲率半径为所述光学镜片曲率半径的1:(25-50)。
所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法,所述小曲率半径光学球的一部分包括半球或者球冠。
所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法,所述光学镜片为凸非球面镜片。
工作原理:
自由空间激光通信终端中发射光路入射于光路中的某镜片时,入射光的角度小于光线在入射面的入射角θ的后向反射光线可以一定比例被接收光路探测到。可造成后向反射的光学镜片表面的曲率半径为R, 则入射光束的中心口径为D=Rθ范围内的后向反射光束影响系统隔离度。通过在该曲率半径为R的光学表面中心处连接曲率半径为r的光学球或者球的一部分,可以有效增加后向反射的光线角度,从而使得影响隔离度的后向反射光束直径减小至d=rθ。后向反射光束的光功率降低到用来的(r/R)^2。
应用实例:
某自由空间激光通信终端中,发射光路和接收光路采用分束片实现分合束, 并采用同轴卡赛格林型反射式光学望远镜。经过分析,卡赛格林反射式望远镜的次镜中心区域后向反射,是限制该激光通信终端的隔离度提高的主要因素。该次镜的曲率半径为12mm,为凸非球面,其中心区域0.5mm的后向反射光束影响系统隔离度。 应用本发明中的方法,在次镜中心处以紫外固化胶方式粘贴曲率半径为0.4mm的半球, 影响系统隔离度的光束口径从0.5mm降低到0.017mm,可以有效地提高系统的隔离度,仿真分析表明,系统隔离度可以提高大约30dB。
以上的实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。
Claims (5)
1.一种提高自由空间激光通信光路隔离度的方法,其特征是:该方法为:在光学镜片的中心点的一侧连接小曲率半径光学球或球的一部分,用于增大光路中的后向反射光束的反射角度。
2.根据权利要求1所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法,其特征是:所述小曲率半径光学球或球的一部分,通过紫外固化胶方式粘贴在所述光学镜片中心点的一侧。
3.根据权利要求1所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法,其特征是:所述小曲率半径光学球的曲率半径为所述光学镜片曲率半径的1:(25-50)。
4.根据权利要求1所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法,其特征是:所述小曲率半径光学球的一部分包括半球或者球冠。
5.根据权利要求1所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法,其特征是:所述光学镜片为凸非球面镜片。
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