CN114374439B - 一种多波段信标光探测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光探测设备领域，具体涉及一种多波段信标光探测设备。该探测设备包括信号光通道、设置于信号光通道内的精瞄镜、第一分光片和第二分光片，以及第一探测装置、第二探测装置和通信组件；通过第一探测装置实现宽波束信号光的捕获与跟踪，外部发射信标光束经过精瞄镜、第一分光片反射，第一滤光片滤光后，经过第一透镜组聚焦至第一探测器上成像；通过第二探测装置实现窄波束信号光的捕获与跟踪，外部信号光束经过精瞄镜反射、第一分光片透射、第二分光片透射后，经过第三透镜组聚焦至第二探测器上成像；实现多波段信号光的捕获与跟踪。进行窄波束信号光捕获与跟踪时，关闭发射端的宽波束信号光通路以及探测接收端通路，有效降低功耗。
Description
技术领域
本发明涉及信标光探测设备技术领域，具体涉及一种多波段信标光探测设备。
背景技术
目前，以低轨道星座为代表的天基网络正在大规模建设阶段，星间激光通信具备速率高、体积小、抗干扰和保密性高等特点，已经成为天基网络组网的首选手段。星间激光通信载荷在随火箭发射入轨后，通常采用信标光实现两侧终端的捕获与跟踪。现有的激光通信载荷设备通常只能实现单波段的信标光捕获与跟踪，基本是利用发射端的宽波束信标光进行捕获与跟踪，窄波束信号光进行通信；无法实现多波段的信号光捕获与跟踪，且发射端一直发射的宽波束信标光存在功耗大的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种多波段信标光探测设备，解决背景技术中现有探测设备存在的功耗大，以及无法实现多波段信号光捕获与跟踪的技术问题。
(二)技术方案
本发明提供了一种多波段信标光探测设备，包括信号光通道、设置于信号光通道内的精瞄镜、第一分光片和第二分光片，以及第一探测装置、第二探测装置和通信组件；
第一探测装置对应设置于第一分光片处，第二探测装置和通信组件分别对应设置于第二分光片处；
信号光通道为外部光信号的传输路径；精瞄镜用以外部光信号的合束，并将合束光信号反射至第一分光片；
第一分光片用以合束光信号分光，分光成两路合束光信号，第一路合束光信号传递至第一探测装置，第一探测装置用以第一路合束光信号的捕获与跟踪；
第二路合束光信号传递至第二分光片；
第二分光片用以第二路合束光信号的分光，且将分光后的第二路合束光信号分别对应传递至第二探测装置和通信组件；
第二探测装置用以第二路合束光信号的捕获与跟踪；通信组件用以第二路合束光信号的通信。
进一步地，第一探测装置包括依次设置的第一滤光片、第一透镜组和第一探测器；第一滤光片用以第一路合束光信号的滤光；第一透镜组用以第一滤光片滤光后的光束聚焦至第一探测器成像。
进一步地，通信组件包括依次设置的第二滤光片、第二透镜组和信号接收光纤；第二滤光片用以第二路合束光信号的滤光；第二透镜组用以第二滤光片滤光后的光束聚焦耦合至信号接收光纤，信号接收光纤实现光信号的传输通信。
进一步地，第二探测装置包括依次设置的第三透镜组和第二探测器；第三透镜组用以第二分光片分光后的第二路合束光信号聚焦至第二探测器成像。
进一步地，第二分光片将第二路合束光信号成比例分光至通信组件和第二探测装置。
进一步地，第一分光片对800nm波段光信号反射率大于90％，对1550nm波段光信号透射率大于90％。
进一步地，第二分光片对1550nm波段光信号反射率大于90％，对1550nm波段光信号透射率小于10％。
进一步地，第一探测器为可见光探测器，第二探测器为红外探测器。
进一步地，第一探测器的像元个数为1280×1024，像元尺寸为4.8μm，波段探测范围为600nm～1000nm；第二探测器的像元个数为640×512，像元尺寸15μm，波段探测范围为1000-2000nm。
进一步地，第一滤光片和第二滤光片的滤波带宽为10-50nm，精瞄镜偏角范围不小于±1.25mrad。
(三)有益效果
相比于现有技术，本发明具有以下优点：
本发明提供的多波段信标光探测设备，通过第一探测装置实现宽波束信号光的捕获与跟踪，外部发射信标光束经过精瞄镜、第一分光片反射，第一滤光片滤光后，经过第一透镜组聚焦至第一探测器上成像；通过第二探测装置实现窄波束信号光的捕获与跟踪，外部信号光束经过精瞄镜反射、第一分光片透射、第二分光片透射后，经过第三透镜组聚焦至第二探测器上成像；实现多波段信号光的捕获与跟踪；通过信号组件实现信号光的通信，外部信号光束经过精瞄镜反射、第一分光片透射、第二分光片反射、第二滤光片滤光后，经过地热透镜组聚焦后耦合进入信号接收光纤，通过信号接收光纤传输至通信设备。另外，进行窄波束信号光捕获与跟踪时，关闭发射端的宽波束信号光通路以及探测接收端通路，能够有效降低功耗。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种多波段信标光探测设备的结构示意图。
其中，1、精瞄镜，2、第一分光片，3、第一滤光片，4、第一透镜组，5、第一探测器，6、第二分光片，7、第二滤光片，8、第二透镜组，9、第三透镜组，10、第二探测器，11、信号接收光纤。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做出详细说明，根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明的是，为了清楚地说明本发明的内容，本发明特举多个实施例以进一步阐释本发明的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。
图1是本发明实施例提供的一种多波段信标光探测设备的结构示意图，该探测设备，包括信号光通道、设置于信号光通道内的精瞄镜1、第一分光片2和第二分光片6，以及第一探测装置、第二探测装置和通信组件；第一探测装置对应设置于第一分光片处，第二探测装置和通信组件分别对应设置于第二分光片处。
信号光通道为外部光信号的传输路径；精瞄镜用以外部光信号的合束，并将合束光信号反射至第一分光片；具体地，精瞄镜调整外部进入的信标光、信号光的指向，将信标光、信号光反射至第一分光片。
第一分光片用以合束光信号分光，分光成两路合束光信号，第一路合束光信号传递至第一探测装置，第一探测装置用以第一路合束光信号的捕获与跟踪。
第二路合束光信号传递至第二分光片；第二分光片用以第二路合束光信号的分光，且将分光后的第二路合束光信号分别对应传递至第二探测装置和通信组件；优选的，第二分光片将第二路合束光信号成比例分光至通信组件和第二探测装置。
第二探测装置用以第二路合束光信号的捕获与跟踪；通信组件用以第二路合束光信号的通信。
作为一种可实施方式，第一探测装置包括依次设置的第一滤光片3、第一透镜组4和第一探测器5；第一滤光片用以第一路合束光信号的滤光；第一透镜组用以第一滤光片滤光后的光束聚焦至第一探测器成像。
第二探测装置包括依次设置的第三透镜组9和第二探测器10；第三透镜组用以第二分光片分光后的第二路合束光信号聚焦至第二探测器成像。
通信组件包括依次设置的第二滤光片7、第二透镜组8和信号接收光纤11；第二滤光片用以第二路合束光信号的滤光；第二透镜组用以第二滤光片滤光后的光束聚焦耦合至信号接收光纤，信号接收光纤实现光信号的传输通信。
具体地，第一滤光片和第二滤光片的滤波带宽为10-50nm，优选20nm；精瞄镜偏角范围不小于±1.25mrad。
第一探测器为可见光探测器，第二探测器为红外探测器；第一探测器的像元个数为1280×1024，像元尺寸为4.8μm，波段探测范围为600nm～1000nm，优选800nm；第二探测器的像元个数为640×512，像元尺寸15μm，波段探测范围为1000-2000nm，优选1550nm。
第一分光片对800nm波段光信号反射率大于90％，对1550nm波段光信号透射率大于90％；第二分光片对1550nm波段光信号反射率大于90％，对1550nm波段光信号透射率小于10％。
本申请装置通过第一探测装置实现宽波束信号光的捕获与跟踪，外部发射信标光束经过精瞄镜、第一分光片反射，第一滤光片滤光后，经过第一透镜组聚焦至第一探测器上成像；通过第二探测装置实现窄波束信号光的捕获与跟踪，外部信号光束经过精瞄镜反射、第一分光片透射、第二分光片透射后，经过第三透镜组聚焦至第二探测器上成像；实现多波段信号光的捕获与跟踪；通过信号组件实现信号光的通信，外部信号光束经过精瞄镜反射、第一分光片透射、第二分光片反射、第二滤光片滤光后，经过地热透镜组聚焦后耦合进入信号接收光纤，通过信号接收光纤传输至通信设备。另外，进行窄波束信号光捕获与跟踪时，关闭发射端的宽波束信号光通路以及探测接收端通路，能够有效降低功耗。
虽然该发明可以以多种形式的修改和替换来扩展，说明书中也列出了一些具体的实施图例并进行详细阐述。应当理解的是，发明者的出发点不是将该发明限于所阐述的特定实施例，正相反，发明者的出发点在于保护所有给予由本权利声明定义的精神或范围内进行的改进、等效替换和修改。同样的元器件号码可能被用于所有附图以代表相同的或类似的部分。
本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。
Claims (10)
1.一种多波段信标光探测设备，其特征在于，包括信号光通道、设置于信号光通道内的精瞄镜、第一分光片和第二分光片，以及第一探测装置、第二探测装置和通信组件；
第一探测装置对应设置于第一分光片处，第二探测装置和通信组件分别对应设置于第二分光片处；
信号光通道为外部光信号的传输路径；精瞄镜用以外部光信号的合束，并将合束光信号反射至第一分光片；
第一分光片用以合束光信号分光，分光成两路合束光信号，第一路合束光信号传递至第一探测装置，第一探测装置用以第一路合束光信号的宽波束信号光捕获与跟踪；
第二路合束光信号传递至第二分光片；
第二分光片用以第二路合束光信号的分光，且将分光后的第二路合束光信号分别对应传递至第二探测装置和通信组件；
第二探测装置用以第二路合束光信号的窄波束信号光捕获与跟踪；通信组件用以第二路合束光信号的通信。
2.根据权利要求1所述的多波段信标光探测设备，其特征在于，第一探测装置包括依次设置的第一滤光片、第一透镜组和第一探测器；
第一滤光片用以第一路合束光信号的滤光；第一透镜组用以第一滤光片滤光后的光束聚焦至第一探测器成像。
3.根据权利要求2所述的多波段信标光探测设备，其特征在于，通信组件包括依次设置的第二滤光片、第二透镜组和信号接收光纤；
第二滤光片用以第二路合束光信号的滤光；第二透镜组用以第二滤光片滤光后的光束聚焦耦合至信号接收光纤，信号接收光纤实现光信号的传输通信。
4.根据权利要求3所述的多波段信标光探测设备，其特征在于，第二探测装置包括依次设置的第三透镜组和第二探测器；
第三透镜组用以第二分光片分光后的第二路合束光信号聚焦至第二探测器成像。
5.根据权利要求1-4任一项中所述的多波段信标光探测设备，其特征在于，第二分光片将第二路合束光信号成比例分光至通信组件和第二探测装置。
6.根据权利要求5所述的多波段信标光探测设备，其特征在于，第一分光片对800nm波段光信号反射率大于90％，对1550nm波段光信号透射率大于90％。
7.根据权利要求6所述的多波段信标光探测设备，其特征在于，第二分光片对1550nm波段光信号反射率大于90％，对1550nm波段光信号透射率小于10％。
8.根据权利要求7所述的多波段信标光探测设备，其特征在于，第一探测器为可见光探测器，第二探测器为红外探测器。
9.根据权利要求8所述的多波段信标光探测设备，其特征在于，第一探测器的像元个数为1280×1024，像元尺寸为4.8μm，波段探测范围为600nm～1000nm；第二探测器的像元个数为640×512，像元尺寸15μm，波段探测范围为1000-2000nm。
10.根据权利要求9所述的多波段信标光探测设备，其特征在于，第一滤光片和第二滤光片的滤波带宽为10-50nm，精瞄镜偏角范围不小于±1.25mrad。
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