CN115453766A - 一种变高宽比扩束镜头以及含有该镜头的激光通信终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种变高宽比扩束镜头以及含有该镜头的激光通信终端,属于光学设备技术领域,该扩束镜头由四片柱透镜组成,分别是凹柱透镜一和凹柱透镜二构成该扩束镜头的第一组柱透镜,凸柱透镜一和凸柱透镜二构成该扩束镜头的第二组柱透镜;各柱透镜绕其光轴进行旋转;各柱透镜绕其光轴进行旋转时,第一组柱透镜的两片柱透镜的旋转角度大小相等,方向相反;第二组柱透镜的两片柱透镜的旋转角度大小相等,方向相反;第一组柱透镜和第二组柱透镜之间能够进行轴向相对运动,第一组柱透镜能够通过轴向平移机构实现该组作为一个整体沿光轴方向平移。本发明可以更好地提高捕获速度,缩短捕获时间,提高激光通信终端传输数据的使用效率。
Description
技术领域
本发明属于光学设备技术领域,具体涉及一种变高宽比扩束镜头以及含有该镜头的激光通信终端。
背景技术
与现有的微波通信技术相比,卫星激光通信技术具有数据率高、抗干扰和保密性好等显著优点,是今后卫星通信的有效补充技术手段。目前,国内外已开展了多项卫星光通信在轨试验,正在逐步开展军事和商业航天应用,卫星互联网技术已经在国际作争中开始发挥作用,其发展趋势日渐明朗。
卫星激光通信技术的工作波长短,束散角小,在获得更高的通信增益时,也给建立链接的过程中的捕获和跟踪带来了困难。早期激光通信终端一般采用束散角相对较大的信标光束用于捕获,实现双向跟踪后,再切换到小束散角的信号光束进行通信,在通信过程中,其信标光束往往维持开启状态。
随着卫星激光通信技术的发展,尤其是卫星互联网的应用需求,要求激光通信终端不仅满足高速率高机动性的性能要求,还需要尽可能降低其体积,重量和功耗,从而尽量减小卫星互联网的建设成本。激光通信终端中的信标光往往有较高功率,为此,近些年的卫星激光通信中逐渐采用无信标技术,试图降低激光通信终端的功率。无信标技术还可简化激光通信终端的光路结构,从而起到减小尺寸和重量的效果.
采用无信标技术的激光通信终端进行通信时,双侧激光通信终端使用小束散角的信号光在其角度不确定范围内进行扫描,当一侧激光通信终端的发射光束正好在另一侧激光通信终端的接收视场内时,双方实现捕获。该双向捕获过程所需的时间,取决于双方的指向不确定范围、轨道误差、扫描光束束散角等因素。对于典型的无信标激光通信终端,该捕获时间的典型值为30~60秒,对于异轨星间激光通信或者星地激光通信,因其单次通信时间较短(典型为3~5分钟),缩短捕获时间可以有效地提高激光通信终端的单轨传输数据量,获得更高的使用效率。
无信标技术的激光通信终端常采用以下潜在技术方案以改善其捕获时间:(1)对激光通信终端的指向进行高精度标定,以缩短其指向不确定范围;(2)扩大激光通信终端的捕获视场探测器的视场角;(3)对激光通信终端的信号发射光路采用变焦技术,在捕获阶段临时增大其信号束散角,扩大其远场覆盖范围;(4)根据发射束散角和捕获视场角,结合两侧激光通信终端的光束扫描模块性能,优化其扫描策略。以上几种技术可以单独使用,也可以结合使用。
变束散角技术是无信标激光通信终端中缩短捕获时间的关键技术之一,一般可以通过在发射光路中引入可调的离焦,或者引入变焦镜头模块,可以实现束散角的角直径增大。然而该方式依然存在一定的局限性:由于束散角在各个方位是等比例增大,光斑增大后,其远场单位角度范围内的功率密度降低,圆形光斑在扫描过程中不同帧之间存在较多重叠,受限于其光斑形状,其捕获速率仍有较大提升空间。
发明内容
针对无信标激光通信终端中的变束散角以提高捕获效率的需求,提出了一种变高宽比扩束镜头以及含有该镜头的激光通信终端,可以实现在沿扫描方向上的束散角较小,而垂直于扫描方向上的束散角较大。通过获得束散角宽高比不同的发射光束,在起到增大光束的远场角度覆盖范围的同时,减少了扫描过程中所需的重叠率,从而相比于普通增大束散角方式可以更好地提高捕获速度,缩短捕获时间,提高激光通信终端传输数据的使用效率。
为达到上述目的,本发明的技术方案如下:
本发明提供的一种变高宽比扩束镜头,由四片柱透镜组成,分别是凹柱透镜一和凹柱透镜二构成该扩束镜头的第一组柱透镜,凸柱透镜一和凸柱透镜二构成该扩束镜头的第二组柱透镜;
各柱透镜绕其光轴进行旋转:凹柱透镜一通过旋转机构一可绕光轴进行旋转,凹柱透镜二通过旋转机构二可绕光轴进行旋转,凸柱透镜一通过旋转机构三可绕光轴进行旋转,凸柱透镜二通过旋转机构四可绕光轴进行旋转;
各柱透镜绕其光轴进行旋转时,第一组柱透镜的两片柱透镜的旋转角度大小相等,方向相反;第二组柱透镜的两片柱透镜的旋转角度大小相等,方向相反;
第一组柱透镜和第二组柱透镜之间能够进行轴向相对运动,第一组柱透镜能够通过轴向平移机构实现该组作为一个整体沿光轴方向平移。
进一步地,所述旋转机构一、旋转机构二、旋转机构三、旋转机构四均通过销钉安装在曲槽机构上,所述曲槽机构连接电机,所述电机连接运动控制模块,运动控制模块通过电信号方式控制电机,从而驱动曲槽机构运动,实现各个镜片的旋转和平移。
进一步地,各个柱透镜的焦距满足:
其中fx1,fy1为凹柱透镜一的在x和y方向上的焦距,fx2,fy2为凹柱透镜二的在x和y方向上的焦距,其中fx3,fy3为凸柱透镜一的在x和y方向上的焦距,其中fx4,fy4为凸柱透镜二的在x和y方向上的焦距。
进一步地,经过所述变高宽比扩束镜头后的光束束散角的高宽比变化范围为:
其中Ar为光束束散角的高宽比,其定义为x方向的束散角除以y方向的束散角;
用于捕获模式下光束束散角高宽比Ar取最大值时,第一组柱透镜和第二组柱透镜之间的间距L1满足:
四片柱透镜的旋转角度满足:
用于通信模式下光束束散角高宽比Ar取最小值时,第一组柱透镜和第二组柱透镜之间的间距L2满足:
四片柱透镜的旋转角度满足:
进一步地,所述变高宽比扩束镜头还包括一自由曲面,所述自由曲面设置在第二组柱透镜之后或者第一组柱透镜与第二组柱透镜之间。
本发明还提供一种含有上述变高宽比扩束镜头的激光通信终端,包括光学望远镜、精瞄镜,分束镜,接收光路,发射光路和电子学子系统,
其中发射光路包括发射光纤、准直镜头和所述的变高宽比扩束镜头,发射光纤与电子学子系统中的激光光源以光纤方式相连;接收光路所收到的光信号以光纤方式与电子学子系统中的光电探测器相连;精瞄镜与电子学子系统中的运动控制模块相连;
所述电子学子系统中的系统主控对调制解调模块进行控制,调制激光光源,使其输出以光纤形式传输至发射光路中的发射光纤,经过发射准直镜头后,形成平行光束,再经过变高宽比扩束镜头进一步扩束后,形成束散角高宽比可调的激光光束,再经过分束镜透射,经精瞄镜调整光束角度后,再由光学望远镜进一步扩束后发射,指向另一侧的激光通信终端;
来自于另一侧激光通信终端的携带调制信号的激光光束,经过光学望远镜缩束后,经过精瞄镜进行角度调整,再经过分束镜反射后,进入接收光路,其光信号以光纤方式连接至电子学子系统中的光电探测器,由其转化为电信号后,再由调制解调模块进行解调后,并经过适当的解码纠错,对外输出。
进一步地,所述光学望远镜采用反射形式,或者采用折射形式,或者采用折射和反射混合的形式;其反射形式,采用同轴反射形式或者采用离轴反射形式。
进一步地,所述发射光路中,在所述变高宽比扩束镜头与分束镜之间设置有提前瞄准镜。
进一步地,所述分束镜采用棱镜或者平行平板镜或者二色镜或者偏振镜。
本发明提出了一种高宽比扩束镜头,基于该扩束镜头,又提出了一种发射光束束散角的宽高比可进行连续调节的激光通信终端,典型情况下可以实现的最大宽高比为3:1~10:1。采用特定宽高比的发射光束,在沿扫描方向上的束散角较小,而垂直于扫描方向上的束散角较大,增大了扫描过程中的扫描覆盖宽度。其有益效果包括以下:(1)该方式减少了扫描过程中所需的重叠率,从而相比于普通增大束散角方式可以更好地提高捕获速度,缩短捕获时间。可提高激光通信终端传输数据的使用效率。(2)对于捕获过程的角度不确定范围较大的情况,精瞄镜不足以覆盖其不确定范围,需要粗瞄准模块(CPA)参与捕获,然而粗瞄准往往动态性能较低,通过采用宽高比较大的激光光束进行捕获,可以大幅度降低对粗瞄准模块(CPA)的动态性能要求;(3)该技术可以应用于存在相对运动的地面激光通信终端中,例如高铁上的激光通信终端与固定终端之间的通信,再如飞机(或无人机)与固定终端直接的激光通信,飞机(或无人机)之间的激光通信,当其工作距离较近时,在沿着其运动方向上存在很大的相对角速度,通过动态调节发射光束的束散角的宽高比,可以使得其沿运动速度方向的束散角增大,增大其跟踪环节的角度瞄准允差,获得更好的通信稳定性。
以本公司研制的某型号产品为例,给定扫描的不确定视场范围0.25度,以其标准信号光束的束散角40urad直接扫描,所需的捕获时间为75秒。如果采用宽高比不变的增大束散角方式的技术方案,将束散角增大为2.24倍,即89.2urad,其激光光束的远场峰值功率密度降低为原来的20%,捕获时间仅缩短为23秒,为原来的31%。采用宽高比可调的激光通信终端技术,可以在捕获阶段调节其束散角的宽高比至最大(为5.16),其一个方向的束散角几乎维持不变(39.3urad),另一个方向的束散角为202.9urad,即此时的束散角为39.3urad*202.9urad,其激光光束的远场峰值功率密度也降低为原来的19.93%,捕获时间缩短为17秒,为原来的23%。经过对比,可见本技术方案与宽高比不变的增大束散角方式相比,在远场峰值功率接近的情况下,本技术方案的时间有显著缩短,具有明显优势。
附图说明
图1为本发明的变高宽比扩束镜头的结构示意图;
图2为本发明的激光通信终端;
图3为本发明的激光通信终端中的发射光路;
图4为本发明的一种实施方式中含有提前瞄准镜的反射光路;
图5以变高宽比扩束镜头作为光学望远镜;
图6本发明的一种实施方式中变高宽比扩束镜头中使用自由曲面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,进一步阐明本发明,应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如附图1所示,本实施例的一种变高宽比扩束镜头,由四片柱透镜组成,分别是凹柱透镜一511和凹柱透镜二512构成该扩束镜头的第一组柱透镜504,凸柱透镜一513和凸柱透镜二514构成该扩束镜头的第二组柱透镜505;
各柱透镜绕其光轴进行旋转:凹柱透镜一通过旋转机构一521可绕光轴进行旋转,凹柱透镜二通过旋转机构二522可绕光轴进行旋转,凸柱透镜一通过旋转机构三523可绕光轴进行旋转,凸柱透镜二通过旋转机构四524可绕光轴进行旋转;
各柱透镜绕其光轴进行旋转时,第一组柱透镜的两片柱透镜的旋转角度大小相等,方向相反;第二组柱透镜的两片柱透镜的旋转角度大小相等,方向相反;
第一组柱透镜和第二组柱透镜之间能够进行轴向相对运动,第一组柱透镜能够通过轴向平移机构525实现该组作为一个整体沿光轴方向平移。
进一步地,所述旋转机构一、旋转机构二、旋转机构三、旋转机构四均通过销钉安装在曲槽机构531上,所述曲槽机构连接电机532,所述电机连接运动控制模块605,运动控制模块通过电信号方式控制电机,从而驱动曲槽机构运动,实现各个镜片的旋转和平移。本实施例中所述曲槽机构是传统机械补偿类型的变焦光学镜头中的成熟技术,被广泛应用到各类变焦镜头中,例如单反相机镜头,以确保镜头中各个运动部分按照所设定数值变化。
进一步地,各个柱透镜的焦距满足:
其中fx1,fy1为凹柱透镜一的在x和y方向上的焦距,fx2,fy2为凹柱透镜二的在x和y方向上的焦距,其中fx3,fy3为凸柱透镜一的在x和y方向上的焦距,其中fx4,fy4为凸柱透镜二的在x和y方向上的焦距。
进一步地,经过所述变高宽比扩束镜头后的光束束散角的高宽比变化范围为:
其中Ar为光束束散角的高宽比,其定义为x方向的束散角除以y方向的束散角;
用于捕获模式下光束束散角高宽比Ar取最大值时,第一组柱透镜和第二组柱透镜之间的间距L1满足:
四片柱透镜的旋转角度满足:
用于通信模式下光束束散角高宽比Ar取最小值时,第一组柱透镜和第二组柱透镜之间的间距L2满足:
四片柱透镜的旋转角度满足:
如图6所示,所述变高宽比扩束镜头还包括一自由曲面,所述自由曲面设置在可增加自由曲面515,进一步修正该镜头在调节至高宽比为1:1状态(通常作为通信模式)时的像散残差,使通信模式获得最小的波像差;设计过程中,也可以将自由曲面放置在第二组柱透镜之后的自由曲面位置,或者两组柱透镜之间的自由曲面位置。
如图2-3所示,本发明还提供一种含有上述变高宽比扩束镜头的激光通信终端,包括光学望远镜1、精瞄镜2,分束镜3,接收光路4,发射光路5和电子学子系统6,
其中发射光路包括发射光纤501、准直镜头502和所述的变高宽比扩束镜头503,发射光纤501与电子学子系统中的激光光源603以光纤方式相连;接收光路4所收到的光信号以光纤方式与电子学子系统6中的光电探测器602相连;精瞄镜2与电子学子系统6中的运动控制模块605相连;
所述电子学子系统6中的系统主控601对调制解调模块604进行控制,调制激光光源603,使其输出以光纤形式传输至发射光路5中的发射光纤501,经过发射准直镜头502后,形成平行光束,再经过变高宽比扩束镜头503进一步扩束后,形成束散角高宽比可调的激光光束,再经过分束镜3透射,经精瞄镜2调整光束角度后,再由光学望远镜1进一步扩束后发射,指向另一侧的激光通信终端;
来自于另一侧激光通信终端的携带调制信号的激光光束,经过光学望远镜1缩束后,经过精瞄镜2进行角度调整,再经过分束镜3反射后,进入接收光路4,其光信号以光纤方式连接至电子学子系统6中的光电探测器602,由其转化为电信号后,再由调制解调模块604进行解调后,并经过适当的解码纠错,对外输出。
本实施例中所述光学望远镜可以采用反射形式,也可以采用折射形式,或者采用折射和反射混合的形式;其反射形式,可以采用同轴反射形式,也可以采用离轴反射形式。典型的同轴反射形式的光学望远镜,由主镜101和次镜102组成。
如图4所示,本实施例所述发射光路中,可以在变高宽比扩束镜头503与分束镜3之间增加提前瞄准镜541,提前瞄准镜可以用于在通信过程中对由于两侧激光通信终端之间的相对运动速度导致的提前瞄准角进行修正,在激光通信的捕获过程中,也可用于对收发角度的预估偏差进行补偿。
进一步地,所述分束镜可以采用棱镜方式分束,也可以采用平行平板方式或者其它方式进行分束。根据需要,分束镜可以采用多种形式,可以采用普通分束器,也可以采用二色镜分离两个不同波长,或者采用偏振分束镜分离不同两个偏振方向。接收光路和发射光路可以分别位于分束器的反射侧和透射侧,也可以分别位于分束器的透射侧和反射侧。
本实施例的接收光路4和发射光路5中,可根据激光通信终端的具体功能需求,在光路中适当位置增加滤光片,偏振片,四分之一波片,二分之一波片等其它光学元件.
在捕获过程中,两侧终端对接的角度不确定区域进行扫描,其扫描过程不限于使用精瞄镜2, 在精瞄镜2的角度扫描范围不足的情况下,可以使用上一级的粗瞄准模块(CPA),粗瞄准模块(CPA)有多种技术实现方式,包括但不限于以下方式:基于Risley双棱镜扫描方式、二维转台形式,潜望镜式反射镜扫描方式、单摆镜扫描方式、卫星平台指向调整方式,精瞄镜2和粗瞄准模块(CPA)共同在运动控制模块605的控制下协同对终端对接的不确定角度范围实现扫描。
如图5所示,对于口径较小的激光通信终端(例如口径不超过70mm),其中的光学望远镜可以采用大口径变高宽比扩束镜头7替代,此时其发射光路与普通的激光通信终端中的发射光路类似;大口径变高宽比扩束镜头7与变高宽比扩束镜头503的组成和工作方式一致,差异仅在于其口径往往更大。对于较大口径,采用该方式将导致光学望远镜长度过长,不建议采用。
本发明的变高宽比扩束镜头不限于应用于无信标激光通信终端,也可以应用于有信标的激光通信系统中的信标光束中。根据激光通信终端的具体应用需求,其发射光路5中可以增加信标光束,并可以在信标光束中使用变高宽比扩束镜头,使得信标光的束散角的高宽比可在设定范围内连续调节。
本发明设计了发射光束束散角的高宽比可进行连续调节的激光通信终端,可以实现在沿扫描方向上的束散角较小,而垂直于扫描方向上的束散角较大。通过获得束散角宽高比不同的发射光束,在起到增大光束的远场角度覆盖范围的同时,减少了扫描过程中所需的重叠率,从而相比于普通增大束散角方式可以更好地提高捕获速度,缩短捕获时间,提高激光通信终端传输数据的使用效率。
以本公司研制的某款80mm口径天基激光通信终端为参考,其典型的实现方案如下:
光学望远镜的口径为80mm, 采用了离轴反射式的光学结构,其放大倍率为12.5x,其主镜为凹抛物面, R= -250mm, k= -1, 次镜为凸抛物面, R=20mm, k= -1。
精瞄镜2采用了压电陶瓷类型的快反镜,为芯明天公司产品,口径为15mm, 角度扫描范围为±3mrad, 角度分辨率优于1urad, 该终端进行对接时的典型角度不确定范围为±0.15°, 大大超过了精瞄镜2的扫描范围,因此需要其粗瞄准模块也参与捕获过程, 该案例中,粗瞄准模块采用了单摆镜结构,摆镜为椭圆形反射镜,其短轴约为为85mm, 长轴约为135mm, 可进行两个角度自由度的摆动,其扫描可实现的视轴运动范围为:俯仰±10度,方位±90度,远大于该终端进行对接时的角度不确定范围。
该终端的激光发射采用了单模光纤,芯径9um,NA0.14,型号为CorningSMF28+。所采用的发射波长为1550nm,发射准直镜头502为针对该项目设计的镜头,将光束整形并准直形成束腰直径为1mm的平顶光束。
变高宽比扩束镜头503的参数如下:
对该激光通信终端进行模拟,得到其束散角的数据如下:工作在通信模式时,其束散角在x方向和y方向均为41.6urad;捕获模式下,将其束散角的宽高比调节为最大时,其束散角在202.9urad, 在x方向为39.3urad, 对应的宽高比约为5.163, 与理论计算值5.0接近。
需要说明的是,以上内容仅仅说明了本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种变高宽比扩束镜头,其特征在于,该扩束镜头由四片柱透镜组成,分别是凹柱透镜一和凹柱透镜二构成该扩束镜头的第一组柱透镜,凸柱透镜一和凸柱透镜二构成该扩束镜头的第二组柱透镜;
各柱透镜绕其光轴进行旋转:凹柱透镜一通过旋转机构一可绕光轴进行旋转,凹柱透镜二通过旋转机构二可绕光轴进行旋转,凸柱透镜一通过旋转机构三可绕光轴进行旋转,凸柱透镜二通过旋转机构四可绕光轴进行旋转;
各柱透镜绕其光轴进行旋转时,第一组柱透镜的两片柱透镜的旋转角度大小相等,方向相反;第二组柱透镜的两片柱透镜的旋转角度大小相等,方向相反;
第一组柱透镜和第二组柱透镜之间能够进行轴向相对运动,第一组柱透镜能够通过轴向平移机构实现该组作为一个整体沿光轴方向平移。
2.根据权利要求1所述的一种变高宽比扩束镜头,其特征在于,所述旋转机构一、旋转机构二、旋转机构三、旋转机构四均通过销钉安装在曲槽机构上,所述曲槽机构连接电机,所述电机连接运动控制模块,运动控制模块通过电信号方式控制电机,从而驱动曲槽机构运动,实现各个镜片的旋转和平移。
5.根据权利要求1所述的一种变高宽比扩束镜头,其特征在于,所述变高宽比扩束镜头还包括一自由曲面,所述自由曲面设置在第二组柱透镜之后或者第一组柱透镜与第二组柱透镜之间。
6.一种含有权利要求1-5之一所述变高宽比扩束镜头的激光通信终端,包括光学望远镜、精瞄镜,分束镜,接收光路,发射光路和电子学子系统,其特征在于:
其中发射光路包括发射光纤、准直镜头和所述的变高宽比扩束镜头,发射光纤与电子学子系统中的激光光源以光纤方式相连;接收光路所收到的光信号以光纤方式与电子学子系统中的光电探测器相连;精瞄镜与电子学子系统中的运动控制模块相连;
所述电子学子系统中的系统主控对调制解调模块进行控制,调制激光光源,使其输出以光纤形式传输至发射光路中的发射光纤,经过发射准直镜头后,形成平行光束,再经过变高宽比扩束镜头进一步扩束后,形成束散角高宽比可调的激光光束,再经过分束镜透射,经精瞄镜调整光束角度后,再由光学望远镜进一步扩束后发射,指向另一侧的激光通信终端;
来自于另一侧激光通信终端的携带调制信号的激光光束,经过光学望远镜缩束后,经过精瞄镜进行角度调整,再经过分束镜反射后,进入接收光路,其光信号以光纤方式连接至电子学子系统中的光电探测器,由其转化为电信号后,再由调制解调模块进行解调后,并经过适当的解码纠错,对外输出。
7.根据权利要求6所述的激光通信终端,其特征在于,所述光学望远镜采用反射形式,或者采用折射形式,或者采用折射和反射混合的形式;其反射形式,采用同轴反射形式或者采用离轴反射形式。
8.根据权利要求6所述的激光通信终端,其特征在于,所述发射光路中,在所述变高宽比扩束镜头与分束镜之间设置有提前瞄准镜。
9.根据权利要求6所述的激光通信终端,其特征在于,所述分束镜采用棱镜或者平行平板镜或者二色镜或者偏振镜。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116366155A (zh) * | 2023-06-01 | 2023-06-30 | 南京英田光学工程股份有限公司 | 一种紧凑型的环形视域卫星激光通信终端 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6335811B1 (en) * | 1997-10-24 | 2002-01-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical space communication apparatus |
TW200508812A (en) * | 2003-06-16 | 2005-03-01 | Nikon Corp | Optical illumination device, exposure device and exposure method |
CN1777063A (zh) * | 2005-12-16 | 2006-05-24 | 北京大学 | 卫星激光通信端机的捕获系统 |
CN104330864A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-02-04 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种电动闭环调整的板条激光扩束准直系统 |
CN217443581U (zh) * | 2022-07-05 | 2022-09-16 | 北京极光星通科技有限公司 | 一种可变发散角的激光通信光学天线 |
-
2022
- 2022-11-11 CN CN202211411500.5A patent/CN115453766B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6335811B1 (en) * | 1997-10-24 | 2002-01-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical space communication apparatus |
TW200508812A (en) * | 2003-06-16 | 2005-03-01 | Nikon Corp | Optical illumination device, exposure device and exposure method |
CN1777063A (zh) * | 2005-12-16 | 2006-05-24 | 北京大学 | 卫星激光通信端机的捕获系统 |
CN104330864A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-02-04 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种电动闭环调整的板条激光扩束准直系统 |
CN217443581U (zh) * | 2022-07-05 | 2022-09-16 | 北京极光星通科技有限公司 | 一种可变发散角的激光通信光学天线 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116366155A (zh) * | 2023-06-01 | 2023-06-30 | 南京英田光学工程股份有限公司 | 一种紧凑型的环形视域卫星激光通信终端 |
CN116366155B (zh) * | 2023-06-01 | 2023-09-15 | 南京英田光学工程股份有限公司 | 一种紧凑型的环形视域卫星激光通信终端 |
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