CN115426043B - 一种空间激光通信终端光轴在轨自标校系统与方法 - Google Patents
一种空间激光通信终端光轴在轨自标校系统与方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115426043B CN115426043B CN202211373279.9A CN202211373279A CN115426043B CN 115426043 B CN115426043 B CN 115426043B CN 202211373279 A CN202211373279 A CN 202211373279A CN 115426043 B CN115426043 B CN 115426043B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical
- detector
- laser
- tracking
- light
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
- H04B10/118—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum specially adapted for satellite communication
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
本发明公开了一种空间激光通信终端光轴在轨自标校系统与方法,包括发射激光器和辅助激光器出射的激光通过光耦合器后合成一路,经光放大器后通过发射光纤发射,依次通过发射准直镜组、超前快反镜至波长分色片分解为第一光束和第二光束,第一光束通过波长分色片反射后,经精跟快反镜、第一反射镜、第二反射镜、次镜、主镜完成激光发射;波长分色片的发射光线的透射端依次设有带通滤波片和全反射镜,第二光束经带通滤波片、全反射镜反射回波长分色片,通过第三反射镜、第一能量分光片再分成第三光束和第四光束,第三光束经过接收聚焦镜组至接收探测器;第四光束经过跟踪聚焦镜组至第二能量分光片再次分束至粗跟踪探测器和精跟踪探测器。
Description
技术领域
本发明属于空间激光通信设备技术领域,涉及一种空间激光通信终端光轴在轨自标校的系统与方法,尤其涉及一种光电探测器直接接收的空间激光通信终端光轴在轨自标校系统,以及标校方法。
背景技术
空间激光通信是基于卫星通信系统、以激光作为信息载体、大气作为传输信道的新兴宽带无线接入方式,兼具通信容量大、通信速率高、抗截获能力和抗干扰能力强和的优势,在军、民用通信领域具有巨大的应用需求和广阔的应用前景。
光学系统是空间激光通信终端的主体部分,主要任务是完成激光的收发、保证快速建立通信链路并维持稳定可靠的通信状态。基于光学系统的设计方案光学系统装调分三部分完成:光学天线装调、后光路装调、光轴与方位轴同轴装调,以保证工作中指向和跟踪的准确性。然而由于卫星发射过程中会受到火箭发射推进器振动、引力释放等影响,空间激光通信终端在轨运行时原本在地面校标的激光通信终端的发射、接收和跟瞄光路的光轴会产生一定量的偏差。而在这种超远距离空间通信中,收发光束标校中极其微小的偏差都会随着距离被放大,将会严重影响光链路的效率与稳定性,从而增加在卫星间建立光通信链路的困难程度。
现在通常不考虑光轴在轨标校或通过地面光学天线对空间激光通信终端光轴标校的方式。然而不考虑光轴在轨标校就像开盲盒,空间通信终端在轨建立通信链路需要大范围的盲扫;地面光学天线对空间激光通信终端光轴标校的方式提高了光轴标校的目的性,但这种方式需要信标光辅助校准,调试困难、周期长,难以准确、快速标定和校准系统的机械轴偏差。并且此前的在轨光轴偏差标校多针对与光纤接收的空间激光通信终端,还未有对光电探测器直接接收的空间激光通信终端的光轴标校精度提升的相关方法。因此,发明一种装置和方法实现光电探测器直接接收的空间激光通信终端光轴在轨自标校是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术不足,提供了一种空间激光通信终端光轴在轨自标校系统与方法,可实现空间激光通信终端光轴在轨自标校,解决现有技术存在星地校准难度大、时间长的问题。
为实现上述发明目的,本发明所采用的技术方案是:本发明实施例的第一方面提供了一种空间激光通信终端光轴在轨自标校系统,包括发射激光器和辅助激光器,发射激光器和辅助激光器出射的激光通过光耦合器后合成一路,经过光放大器后通过发射光纤发射,依次通过发射准直镜组、超前快反镜至波长分色片分解为第一光束和第二光束,其中第一光束通过波长分色片反射后,经过精跟快反镜、第一反射镜、第二反射镜、次镜、主镜完成激光发射;波长分色片的发射光线的透射端依次设有带通滤波片和全反射镜,第二光束经带通滤波片、全反射镜反射回波长分色片,经波长分色片反射后通过第三反射镜、第一能量分光片再分成第三光束和第四光束,第三光束经过接收聚焦镜组至接收探测器;第四光束经过跟踪聚焦镜组至第二能量分光片再次分束至粗跟踪探测器和精跟踪探测器。
本发明实施例的第二方面提供了一种空间激光通信终端光轴在轨自标校方法,应用于上述的空间激光通信终端光轴在轨自标校系统,包括以下步骤:
步骤S1,设置空间激光通信终端光轴在轨自标校的装置的初始参数,激光发射前,通过跟瞄系统确定粗跟踪探测器和精跟踪探测器的初始坐标,确定发射激光器的功率初始值,并记录粗跟踪探测器和精跟踪探测器对应的光斑坐标;
步骤S2,打开辅助激光器和光放大器,其发射的激光经过光耦合器后合成一路,经光放大器放大后通过发射光纤发射,依次通过发射准直镜组、超前快反镜至波长分色片分解为两束光,其中一束透射进入带通滤波片到达全反射镜反射再次经过带通滤波片至波长分色片,部分光经波长分色片反射至第三反射镜、第一能量分光片再分成两路,一路经过接收聚焦镜组至接收探测器,通过跟瞄系统对光功率进行探测,确定入射光处于全反射镜全反射工作角度范围内;另一路经过跟踪聚焦镜组至第二能量分光片再次分束至粗跟踪探测器和精跟踪探测器;
步骤S3,扫描超前快反镜的俯仰角度,通过跟瞄系统对接收探测器探测的光功率变化进行记录,并且记录光功率变化曲线对称位置对应的超前快反镜俯仰角度的角度位置;扫描超前快反镜的偏转角度,通过跟瞄系统对接收探测器探测的光功率变化进行记录,并且记录光功率变化曲线对称位置对应的超前快反镜偏转角度的角度位置;依据记录的俯仰角度和偏转角度的角度位置调整超前快反镜;
步骤S4,重复步骤S3至相邻两次记录的俯仰、偏转角度的位置角度差小于误差阈值,完成接收光路与发射光路的光轴同轴校正;
步骤S5,通过跟瞄系统中对完成光轴同轴校正时的粗跟踪探测器和精跟踪探测器对应的光斑位置进行检测和记录,将步骤S1发射前标定的光斑坐标与此时校准光斑坐标进行对比,得到对应接收光路光轴与跟瞄光路光轴偏差量,利用光轴偏差量对超前快反镜的位置进行修正,并更改对应的初始参数值,完成接收光路与跟瞄光路的光轴同轴标定;
步骤S6,关闭辅助激光器和光放大器。
本发明的有益效果是:本发明一种光电探测器直接接收的空间激光通信终端光轴在轨自标校系统与方法。将全反射镜和带通滤波片固定于波长分色片的发射光线的透射端的机械组件上,通过控制辅助激光器的开关实现标校全反射镜全反射的通断,从而控制光轴在轨自主标校的开关状态,通过发射光路中超前快反镜的高精度位置移动,接收聚焦光斑在接收探测器平面上扫描,根据多次扫描功率变化,可以快速对光电探测器直接接收的空间激光通信终端光轴实现在轨自标校。该方法无需信标光预标定,也不需要通过其它在轨空间激光通信终端或地面光学系统配合进行光轴在轨自标校,提高了通过光电探测器直接接收的空间激光通信终端光轴标校精度,通过补偿标校得到的机械轴偏差量保证空间激光通信终端在轨运行时的跟瞄能力。本发明方法可以对空间激光通信终端在轨时的接收、发射和跟瞄光轴进行同轴自标校,并可以在激光通信终端间相互通信前各部分工作状态进行检测。通过全反射镜和自标校方法的组和实现在轨光轴自标校功能。自标校方法的过程全自动化,无需更复杂的辅助算法及对应的电路设计;该方法无需通过地面光学系统或其它在轨终端配合实现光轴偏差标校,也无需信标光辅助标定,通过补偿自标校得到的偏差量确保在轨终端运行时的跟瞄能力,这一方法大大降低了在轨终端运行时调试的时间、人工和花费成本,并解决了无信标光时星载激光通信机的自标校问题。
附图说明
图1是本发明一种光电探测器直接接收的空间激光通信终端光轴在轨自标校装置的结构示意图;
图2是本发明一种光电探测器直接接收的空间激光通信终端光轴在轨自标校装置中跟瞄系统的结构示意图;
图3是本发明一种光电探测器直接接收的空间激光通信终端光轴在轨自标校的扫描方法的原理示意图;
附图标记:1-发射激光器,2-辅助激光器,3-光耦合器,4-光放大器,5-发射光纤,6-发射准直镜组,7-超前快反镜,8-波长分色片,9-精跟快反镜,10-第一反射镜,11-第二反射镜,12-次镜,13-主镜,14-带通滤波片,15-全反射镜,16-第三反射镜,17-第一能量分光片,18-接收聚焦镜组,19-接收探测器,20-跟踪聚焦镜组,21-第二能量分光片,22-粗跟踪探测器,23-精跟踪探测器,24-跟瞄系统,2401-超前快反镜控制模块,2402-接收探测器功率探测模块,2403-粗跟踪探测器位置提取模块,2404-精跟踪探测器位置提取模块。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解,尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息,但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如,在不脱离本发明范围的情况下,第一信息也可以被称为第二信息,类似地,第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境,如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
下面结合附图和具体实施方式对本发明提出的空间激光通信终端的在轨自标校装置及其标校方法进行详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
本发明提出了一种光电探测器直接接收的空间激光通信终端光轴在轨自标校系统,如图1所示,所述系统包括发射激光器1、辅助激光器2、光耦合器3、光放大器4、发射光纤5、发射准直镜组6、超前快反镜7、波长分色片8、精跟快反镜9、第一反射镜10、第二反射镜11、次镜12、主镜13、带通滤波片14、全反射镜15、第三反射镜16、第一能量分光片17、接收聚焦镜组18、接收探测器19、跟踪聚焦镜组20、第二能量分光片21、粗跟踪探测器22、精跟踪探测器23及跟瞄系统24;其中,发射激光器1和辅助激光器2出射的激光通过光耦合器3后合成一路,经过光放大器4后通过发射光纤5发射,依次通过发射准直镜组6、超前快反镜7至波长分色片8分开被分解为第一光束和第二光束,其中第一光束(即发射激光器1发射的激光波长)通过波长分色片8反射、经过精跟快反镜9、第一反射镜10、第二反射镜11、次镜12、主镜13完成激光发射;波长分色片8的发射光线的透射端依次设有带通滤波片14和全反射镜15,第二光束透射进入带通滤波片14经全反射镜15反射后再次经过带通滤波片14至波长分色片8,经波长分色片8反射通过第三反射镜16、第一能量分光片17分成第三光束和第四光束,第三光束经过接收聚焦镜组18至接收探测器19;第四光束经过跟踪聚焦镜组20至第二能量分光片21再次分束至粗跟踪探测器22和精跟踪探测器23进行跟踪自标校。
本发明系统将全反射镜和带通滤波片设置于波长分色片的发射光线的透射端,通过控制辅助激光器的开关实现标校全反射镜全反射的通断,从而控制光轴在轨自主标校的开关状态。
如图2所示,所述跟瞄系统24包括超前快反镜控制模块2401、接收探测器功率探测模块2402、粗跟踪探测器位置提取模块2403和精跟踪探测器位置提取模块2404。所述超前快反镜控制模块2401、接收探测器功率探测模块2402、粗跟踪探测器位置提取模块2403和精跟踪探测器位置提取模块2404分别与超前快反镜7、接收探测器19、粗跟踪探测器22和精跟踪探测器23相连。其中超前快反镜控制模块2401用于控制超前快反镜7的俯仰及偏转角度,接收探测器功率探测模块2402用于对接收探测器19的接收功率进行探测、提取和处理,粗跟踪探测器位置提取模块2403和精跟踪探测器位置提取模块2404分别用于对粗跟踪探测器22和精跟踪探测器23的探测位置进行检测、提取和处理,并记录粗跟踪探测器22和精跟踪探测器23对应的光斑位置。
进一步地,所述的辅助激光器2的激光波长与空间激光通信终端光轴在轨自标校系统的接收波长相同。
进一步地,第二光束透射进入带通滤波片14经全反射镜15反射后再次经过带通滤波片14至波长分色片8,其中所述带通滤波片14可以透过系统的接收波长,并滤除系统的发射波长,防止空间激光通信终端光轴在轨自标校系统的发射波长在自标校过程中造成干扰。
进一步地,通过辅助激光器2的开关实现光轴在轨自标校过程的开关。当辅助激光器2处于打开状态时,其发射的激光经过光耦合器3后、光放大器4后通过发射光纤5发射,依次通过发射准直镜组6、超前快反镜7至波长分色片8透射进入带通滤波片14到达全反射镜15反射再次经过带通滤波片14至波长分色片8,部分光反射至第三反射镜16、第一能量分光片17分成两路,一路经过接收聚焦镜组18至接收探测器19;另一路经过跟踪聚焦镜组20至第二能量分光片21再次分束至粗跟踪探测器22和精跟踪探测器23。
进一步地,所述全反射镜15采用通光口径与系统光斑尺寸相同的内圆全反射镜,其综合角差小于1.5″;所述全反射镜15镀金膜的反射面涂有黑色面漆。全反射镜15采用涂有黑色面漆的镀金反射面全反射镜,位于波长分色片8的背端(即发射光线的透射端),在保证同轴标校精度的同时,减小全反射镜15尺寸;综合角差小于1.5″用于保证全反射角度的精度,从而保证空间激光通信终端同轴在轨自标校的精度方法的精度。由于处于光路外全反射镜的全反射性能,可以忽略部分光学系统由于控制抖动引起的随机误差对标校过程的影响。
进一步地,所述次镜12、主镜13组成收发共口径光学天线,采用离轴光学天线或同轴光学天线方式布置。
进一步地,所述接收探测器19为四象限光电探测器。
在本发明系统中,当空间激光通信终端进行光轴在轨自标校工作时,辅助激光器2打开,发射激光器1关闭,辅助激光器2发射光从发射光纤5发射并通过全反射镜15返回至接收光路(接收探测器19、粗跟踪探测器22和精跟踪探测器23),可实现发射、接收和跟瞄光路间的光轴自标校。当空间激光通信终端进行通信工作时,辅助激光器2关闭,发射激光器1打开,透射到波长分色片8背端的激光被带通滤波器14滤除,保证空间激光通信终端通信工作时的收发隔离度。
本发明提出了一种光电探测器直接接收的空间激光通信终端光轴在轨自标校方法,采用上述的空间激光通信终端的在轨自标校系统,具体包括以下步骤:
步骤S1、设置空间激光通信终端光轴在轨自标校的装置的初始参数:
具体地,空间激光通信终端收到卫星平台的调试命令,设置空间激光通信终端光轴在轨自标校的装置的初始参数,激光发射前,依次打开超前快反镜7、精跟快反镜9、接收探测器19、粗跟踪探测器22、精跟踪探测器23,通过跟瞄系统24确认粗跟踪探测器22和精跟踪探测器23的初始坐标,记录此时粗跟踪探测器22和精跟踪探测器23对应的光斑位置(即光斑的初始质心坐标)及确定发射激光器1的功率初始值。
步骤S2、空间激光通信终端光轴在轨自标校的光路设定:
打开辅助激光器2和光放大器4,并设置其初始参数,发射的激光经过光耦合器3后、光放大器4放大后通过发射光纤5发射,依次通过发射准直镜组6、超前快反镜7至波长分色片8透射进入带通滤波片14到达全反射镜15反射再次经过带通滤波片14至波长分色片8,部分光反射至第三反射镜16、第一能量分光片17分成两路,一路经过接收聚焦镜组18至接收探测器19,通过跟瞄系统对光功率进行探测,确定入射光处于全反射镜全反射工作角度范围内;另一路经过跟踪聚焦镜组20至第二能量分光片21再次分束至粗跟踪探测器22和精跟踪探测器23。
步骤S3、发射光路和接收光路在轨同轴自标校:
如图3所示,当光斑在接收探测器19横向或纵向进行扫描时,探测到的光功率值会称轴对称分布,对称位置为探测器的中心位置,通过扫描超前快反镜7的俯仰角度,记录跟瞄系统24中接收探测器功率探测模块2402对接收探测器19探测的光功率变化,并且记录光功率变化曲线对称位置对应的超前快反镜7俯仰角度的角度位置;扫描超前快反镜7偏转角度,通过跟瞄系统24中接收探测器功率探测模块2402对接收探测器19探测的光功率变化进行记录,并且记录光功率变化曲线对称位置对应的超前快反镜7偏转角度的角度位置;依据记录的俯仰角度和偏转角度的角度位置调整超前快反镜7。
步骤S4、优化发射光路和接收光路的在轨同轴自标校精度:
重复步骤S3至相邻两次记录的俯仰、偏转角度的位置角度差小于误差阈值,完成接收光路与发射光路的光轴同轴校正。
步骤S5,接收光路和跟瞄光路在轨同轴自标校:
通过跟瞄系统24中的粗跟踪探测器位置提取模块2403和精跟踪探测器位置提取模块2404对此时粗跟踪探测器22和精跟踪探测器23光斑位置进行检测和记录,将发射前标定的光斑坐标与此时校准光斑坐标进行对比,得到对应接收光路光轴与跟瞄光路光轴偏差量,利用得到的光轴偏差量对超前快反镜7的位置进行修正,完成接收光路与跟瞄光路的光轴同轴标定;
步骤S6,关闭辅助激光器2和光放大器4。
综上所述,本发明提供的一种光电探测器直接接收的空间激光通信终端光轴在轨自标校方法,通过控制辅助激光器2的开关实现标校全反射镜全反射的通断,从而控制光轴在轨自主标校的开关状态,通过发射光路中超前快反镜7的高精度位置移动,接收聚焦光斑在接收探测器19平面上扫描,根据多次扫描功率变化,可以快速、准确地对光电探测器19直接接收的空间激光通信终端光轴实现在轨自标校。
该方法无需信标光预标定,也不需要通过其它在轨空间激光通信终端或地面光学系统配合进行光轴在轨自标校,提高了通过光电探测器直接接收的空间激光通信终端光轴标校精度,通过补偿标校得到的机械轴偏差量保证空间激光通信终端在轨运行时的跟瞄能力。
通过全反射镜和自标校方法的组和实现在轨光轴自标校功能。整个在轨终端标校过程由标校方法控制,整个过程全自动化,无需更复杂的辅助算法及对应的电路设计;该方法无需通过地面光学系统或其它在轨终端配合实现光轴偏差标校,也无需信标光辅助标定,通过补偿自标校得到的偏差量确保在轨终端运行时的跟瞄能力,这一方法大大降低了在轨终端运行时调试的时间、人工和花费成本,并解决了无信标光时星载激光通信机的自标校问题。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点,其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施,本发明的保护范围不限于上述实施例。所以,凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰,均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种空间激光通信终端光轴在轨自标校系统,其特征在于,包括发射激光器(1)和辅助激光器(2),发射激光器(1)和辅助激光器(2)出射的激光通过光耦合器(3)后合成一路,经过光放大器(4)后通过发射光纤(5)发射,依次通过发射准直镜组(6)、超前快反镜(7)至波长分色片(8)分解为第一光束和第二光束,其中第一光束通过波长分色片(8)反射后,经过精跟快反镜(9)、第一反射镜(10)、第二反射镜(11)、次镜(12)、主镜(13)完成激光发射;波长分色片(8)的发射光线的透射端依次设有带通滤波片(14)和全反射镜(15),第二光束经带通滤波片(14)、全反射镜(15)反射回波长分色片(8),经波长分色片(8)反射后通过第三反射镜(16)、第一能量分光片(17)再分成第三光束和第四光束,第三光束经过接收聚焦镜组(18)至接收探测器(19);第四光束经过跟踪聚焦镜组(20)至第二能量分光片(21)再次分束至粗跟踪探测器(22)和精跟踪探测器(23)。
2.根据权利要求1所述的空间激光通信终端光轴在轨自标校系统,其特征在于,所述系统还包括跟瞄系统(24),所述跟瞄系统(24)包括与超前快反镜(7)相连的超前快反镜控制模块、与接收探测器(19)相连的接收探测器功率探测模块、与粗跟踪探测器(22)相连的粗跟踪探测器位置提取模块和与精跟踪探测器(23)相连的精跟踪探测器位置提取模块,用于对超前快反镜(7)的俯仰及偏转角度控制,以及对系统的接收功率、探测位置进行检测、提取和处理。
3.根据权利要求1所述的空间激光通信终端光轴在轨自标校系统,其特征在于,所述的辅助激光器(2)的激光波长与系统的接收波长相同。
4.根据权利要求1所述的空间激光通信终端光轴在轨自标校系统,其特征在于,所述带通滤波片(14)用于透过系统的接收波长,并滤除系统的发射波长。
5.根据权利要求1或3所述的空间激光通信终端光轴在轨自标校系统,其特征在于,所述系统通过辅助激光器(2)的开关实现光轴在轨自标校过程的开关,具体地:当空间激光通信终端进行光轴在轨自标校工作时,打开辅助激光器(2),关闭发射激光器(1),辅助激光器(2)出射的激光从发射光纤(5)发射并通过全反射镜(15)至接收探测器(19)、粗跟踪探测器(22)和精跟踪探测器(23),实现发射、接收和跟瞄光路间的光轴自标校;当空间激光通信终端进行通信工作时,关闭辅助激光器(2),打开发射激光器(1),以保证空间激光通信终端通信工作时的收发隔离度。
6.根据权利要求1所述的空间激光通信终端光轴在轨自标校系统,其特征在于,所述全反射镜(15)采用通光口径与系统光斑尺寸相同的内圆全反射镜,其综合角差小于1.5″。
7.根据权利要求1或6所述的空间激光通信终端光轴在轨自标校系统,其特征在于,所述全反射镜(15)采用涂有黑色面漆的镀金反射面全反射镜。
8.根据权利要求1所述的空间激光通信终端光轴在轨自标校系统,其特征在于,所述次镜(12)、主镜(13)组成收发共口径光学天线,采用离轴光学天线或同轴光学天线方式布置。
9.根据权利要求1所述的空间激光通信终端光轴在轨自标校系统,其特征在于,所述接收探测器(19)为四象限光电探测器。
10.一种空间激光通信终端光轴在轨自标校方法,应用于权利要求1-9任一项所述的空间激光通信终端光轴在轨自标校系统,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1,设置空间激光通信终端光轴在轨自标校的装置的初始参数,激光发射前,通过跟瞄系统(24)确定粗跟踪探测器(22)和精跟踪探测器(23)的初始坐标,确定发射激光器(1)的功率初始值,并记录粗跟踪探测器(22)和精跟踪探测器(23)对应的光斑坐标;
步骤S2,打开辅助激光器(2)和光放大器(4),其发射的激光经过光耦合器(3)后合成一路,经光放大器(4)放大后通过发射光纤(5)发射,依次通过发射准直镜组(6)、超前快反镜(7)至波长分色片(8)分解为两束光,其中一束透射进入带通滤波片(14)到达全反射镜(15)反射再次经过带通滤波片(14)至波长分色片(8),部分光经波长分色片(8)反射至第三反射镜(16)、第一能量分光片(17)再分成两路,一路经过接收聚焦镜组(18)至接收探测器(19),通过跟瞄系统对光功率进行探测,确定入射光处于全反射镜全反射工作角度范围内;另一路经过跟踪聚焦镜组(20)至第二能量分光片(21)再次分束至粗跟踪探测器(22)和精跟踪探测器(23);
步骤S3,扫描超前快反镜(7)的俯仰角度,通过跟瞄系统对接收探测器(19)探测的光功率变化进行记录,并且记录光功率变化曲线对称位置对应的超前快反镜(7)俯仰角度的角度位置;扫描超前快反镜(7)的偏转角度,通过跟瞄系统对接收探测器(19)探测的光功率变化进行记录,并且记录光功率变化曲线对称位置对应的超前快反镜(7)偏转角度的角度位置;依据记录的俯仰角度和偏转角度的角度位置调整超前快反镜(7);
步骤S4,重复步骤S3至相邻两次记录的俯仰、偏转角度的位置角度差小于误差阈值,完成接收光路与发射光路的光轴同轴校正;
步骤S5,通过跟瞄系统中对完成光轴同轴校正时的粗跟踪探测器(22)和精跟踪探测器(23)对应的光斑位置进行检测和记录,将步骤S1发射前标定的光斑坐标与此时校准光斑坐标进行对比,得到对应接收光路光轴与跟瞄光路光轴偏差量,利用光轴偏差量对超前快反镜(7)的位置进行修正,并更改对应的初始参数值,完成接收光路与跟瞄光路的光轴同轴标定;
步骤S6,关闭辅助激光器(2)和光放大器(4)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211373279.9A CN115426043B (zh) | 2022-11-04 | 2022-11-04 | 一种空间激光通信终端光轴在轨自标校系统与方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211373279.9A CN115426043B (zh) | 2022-11-04 | 2022-11-04 | 一种空间激光通信终端光轴在轨自标校系统与方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115426043A CN115426043A (zh) | 2022-12-02 |
CN115426043B true CN115426043B (zh) | 2023-03-24 |
Family
ID=84207715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211373279.9A Active CN115426043B (zh) | 2022-11-04 | 2022-11-04 | 一种空间激光通信终端光轴在轨自标校系统与方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115426043B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115996088B (zh) * | 2023-03-23 | 2023-06-27 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种星载激光通信终端的在轨自标校装置与方法 |
CN117614518B (zh) * | 2024-01-22 | 2024-04-09 | 北京融为科技有限公司 | 星载激光载荷的收发同轴标校方法及系统 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109150302A (zh) * | 2018-08-20 | 2019-01-04 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种光通信系统的光轴自校准装置及方法 |
WO2022028496A1 (zh) * | 2020-08-05 | 2022-02-10 | 北京一径科技有限公司 | 激光雷达的光学系统和激光雷达系统 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008193057A (ja) * | 2007-01-09 | 2008-08-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 波長変換装置および2次元画像表示装置 |
KR100922577B1 (ko) * | 2007-12-13 | 2009-10-23 | 한국전자통신연구원 | 휴대형 광바이오 센서 측정 시스템 |
CN104393930A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-03-04 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种基于自适应光学技术提高空间相干光通信质量的装置 |
CN106911381A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-06-30 | 西南电子技术研究所(中国电子科技集团公司第十研究所) | 激光链路通信测量复合系统 |
CN114200687B (zh) * | 2021-12-10 | 2023-09-29 | 北京遥测技术研究所 | 一种激光通信系统光学自标校装置及方法 |
CN114189284B (zh) * | 2022-02-16 | 2022-05-24 | 之江实验室 | 一种星载激光通信机的在轨自标校装置及其标校方法 |
-
2022
- 2022-11-04 CN CN202211373279.9A patent/CN115426043B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109150302A (zh) * | 2018-08-20 | 2019-01-04 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种光通信系统的光轴自校准装置及方法 |
WO2022028496A1 (zh) * | 2020-08-05 | 2022-02-10 | 北京一径科技有限公司 | 激光雷达的光学系统和激光雷达系统 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Path-Loss Optimized Indoor Laser-Based Visible Light Communication System for Variable Link Length Gigabit-Class Communication;Faheem Ahmad;《IEEE》;20200804;全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115426043A (zh) | 2022-12-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN115426043B (zh) | 一种空间激光通信终端光轴在轨自标校系统与方法 | |
CN114189284B (zh) | 一种星载激光通信机的在轨自标校装置及其标校方法 | |
CN111970058B (zh) | 一种基于无信标的星间激光通信快速捕获方法 | |
CN109787686B (zh) | 一种卫星光通信终端在轨标定及收发同轴度校正装置及方法 | |
US5465170A (en) | Alignment adjusting system for use in optical system of optical transceiver | |
CN114200687B (zh) | 一种激光通信系统光学自标校装置及方法 | |
US11405106B2 (en) | Setup for receiving an optical data signal | |
CN115996088B (zh) | 一种星载激光通信终端的在轨自标校装置与方法 | |
CN104539372B (zh) | 一种快速对准的远距离激光大气通信接收装置及通信方法 | |
CN110971296B (zh) | 一种空间无信标光通信终端扫描系统 | |
CN116027539B (zh) | 一种激光通信超前瞄准系统及方法 | |
CN110632714A (zh) | 一种光纤耦合系统及耦合方法 | |
US20100158536A1 (en) | Optical Transceiver Assembly with Transmission-Direction Control | |
CN110500919B (zh) | 一种快速高精度调焦的激光防御系统及方法 | |
CN110579875B (zh) | 一种基于哈特曼调焦的激光防御系统及方法 | |
CN113630183B (zh) | 多光路光轴自动同轴的激光通信地面终端及同轴控制方法 | |
CN115453766B (zh) | 一种变高宽比扩束镜头以及含有该镜头的激光通信终端 | |
CN216391014U (zh) | 一种无信标光激光通信系统 | |
CN113237439B (zh) | 一种潜望式激光通信终端的解耦跟踪方法 | |
CN115480391A (zh) | 一种基于四象限探测器的微小光斑跟踪装置和方法 | |
CN113162690B (zh) | 空间激光通信检测装置及方法 | |
CN216252757U (zh) | 一种基于信号光的单波段激光通信系统 | |
CN115941042B (zh) | 一种卫星间激光通信系统 | |
CN117614518B (zh) | 星载激光载荷的收发同轴标校方法及系统 | |
CN111487771B (zh) | 基于超短脉冲多层共轭自适应光学的钠信标预校正系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |