CN207742382U - 用于收发一体光电设备的接收器对准系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于收发一体光电设备的接收器对准系统，它包括倒置的平行光管、目镜、后向反射器和接收器位置调整机构；收发一体光电设备发出的光束经过平行光管的汇聚后进入目镜，从目镜出射的光束经过后向反射器后光束的传播方向与入射方向相反，反向光束再次经过目镜，过平行光管后实现扩束并准直，接着进入光学接收组件，并最终汇聚至接收器的感光面上；接收器位置调整机构与接收器相连，并用于调整接收器的位置。本实用新型能够减少接收器调整所需的空间，提高接收器对准系统的集成度和可靠性，简化接收器调整的工艺流程，提高了生产效率，避免远场调节过程中受天气因素影响的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于收发一体光电设备的接收器对准系统。
背景技术
目前，在光电收发一体设备中，为了能够正常工作或达到比较好的性能，需要发送器的光轴和接收器的光轴平行或者共轴，其中共轴的效果最好，但是在很多光学结构中很难或者无法实现，更多使用是光轴平行的方案。
对于非共轴系统由于发送光轴和接收光轴之间存在一定的距离，同一个设备发出的光束如果在不远处反射回来(反射可以是平面镜、漫反射、后向反射器等)，这束反射光相对接收器的光轴会存在比较大的夹角，如果按照返回光束的汇聚中心调整接收器的位置，近距离和远距离的差异会比较大，调试好的设备在实际工作中会因为这种偏差导致性能下降，甚至不能正常工作。
现有技术中的常规调节方法有以下两种：
1、使用一台参考设备在远端进行对调。具体做法就是在离开生产调试车间比较远的距离放置一台参考设备，这个距离和设备最远的工作距离有关，一般在100米至1000米之间，在生产车间通过工装确认好位置，在工装上进行新设备接收器位置调整工作。由于两台设备相距较远基本都是出于室外空间，这样由于天气的变化会带来诸多干扰，如大气的湍流、太阳光、雾霾、水汽、雨、雪等等，这样带来调整时稳定度不高，必须要经过长时间的统计来消除随机抖动，但是时间太久又会带来缓变的误差，最终导致调试精度不高、批次稳定性差，调试的效率很低，甚至还会因为天气过于恶劣导致工作无法进行，处于停工状态。
2.近距离反射的方法。在调试车间内采用反射镜、反光纸或则后向反射器等光学反射器进行调试，因为工作距离近反射光轴和接收光轴存在夹角导致汇聚点偏离接收系统焦点；同时由于接收窗口对于发射光张开的接收角度相对远距离工作时要大很多，这样会导致汇聚点偏离焦平面，落在焦平面的后面。基于存在上面两个问题的综合作用，近距离反射调试出来的设备虽然效率上较远场高，但是性能上要差。
上面两种常用方法显然不能满足批量的产品生产要求的批次稳定性和生产效率的要求，这就亟待新的接收器对准系统来解决批次稳定性和生产效率的问题。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于收发一体光电设备的接收器对准系统，本实用新型能够减少接收器调整所需的空间，提高接收器对准系统的集成度和可靠性，简化接收器调整的工艺流程，提高了生产效率，避免远场调节过程中受天气因素影响的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种用于收发一体光电设备的接收器对准系统，收发一体光电设备包括用于发出光束的光学发送组件和用于接收反向光束的光学接收组件，所述光学发送组件包括发送器，所述光学接收组件包括接收器，它包括倒置的平行光管、目镜、后向反射器和接收器位置调整机构；其中，
收发一体光电设备发出的光束经过平行光管的汇聚后进入目镜，从目镜出射的光束经过后向反射器进行反向后形成反向光束，所述反向光束再次经过目镜，从目镜出射的反向光束经过平行光管后进入光学接收组件，并最终汇聚至接收器的感光面上；
所述接收器位置调整机构与接收器相连，并用于依据接收器上汇聚的反向光束相对接收器的感光面中心位置，调整接收器的位置。
进一步提供了一种具体结构的光学发送组件，所述发送器用于发出光束，所述光学发送组件还包括用于将发送器发出的光束进行调整的发送光学天线。
进一步提供了一种具体结构的光学接组件，所述光学接收组件还包括用于调整反向光束的接收光学天线，所述接收器用于汇聚接收光学天线调整后的反向光束。
进一步为了当发送器的发送功率不可调节或者需要发送器工作在最佳发送功率下时，能够对平行光管发出的光束的光能量进行衰减，用于收发一体光电设备的接收器对准系统还包括衰减片，所述衰减片设置在平行光管和后向反射器之间的光路上。
进一步为了能够观测发送器发出的光束的光斑形状和位置，用于收发一体光电设备的接收器对准系统还包括用于观测发送器发出的光束情况的发送器发出光束观测装置，所述发送器发出光束观测装置包括后分光器和后相机，所述后分光器设置在所述目镜和所述后向反射器之间的光路上，所述后分光器用于分束经过该后分光器的光束，经过分束后的光束分别进入后向反射器和后相机中。
进一步为了能够查看汇聚在接收器的汇聚光是否位于接收器光敏面的中心上，用于收发一体光电设备的接收器对准系统还包括用于观测接收器上汇聚的反向光束相对接收器的感光面中心的位置的接收器汇聚光束观测装置。
进一步提供了一种接收器汇聚光束观测装置的具体结构，所述接收器汇聚光束观测装置包括前分光器和前相机，所述前分光器设置在光学接收组件和平行光管之间的光路中，所述前分光器用于透射所述平行光管过来的反向光束至光学接收组件中和反射从被照射的接收器反射的光束至前相机中。
进一步为了能够控制前相机是否看到接收器上汇聚的汇聚光，在用于收发一体光电设备的接收器对准系统还包括可设置在所述前分光器和所述平行光管之间的光路中的光阑。
进一步为了能够合理固定收发一体光电设备以及合理调节接收器的位置，用于收发一体光电设备的接收器对准系统还包括用于固定收发一体光电设备的设备固定夹具，所述接收器位置调整机构安装在设备固定夹具上。
进一步，所述收发一体光电设备为自由空间光通信设备或测距望远镜。
采用了上述技术方案后，收发一体光电设备的发送器发出经过调制过的光波，经过发送光学天线调整到指定的发散角和光束大小以及和与设备之间的光轴一致性后形成光束，光束再进入倒置的平行光管，经过平行光管汇聚后进入目镜，从目镜出射的光束已经是比较细的光束，这个光束经过后向反射器进行反向后再次经过目镜，然后通过平行光管后照射到接收光学天线上，经过接收光学天线进行汇聚到接收器的感光面上，在进行接收器的位置调整前，接收光学天线、平行光管、目镜、后向反射器事前调整好位置，保证发送器发送的光束和反射后的反向光束按各自光路通过，实际工作时只要将光电收发一体设备安装到设备固定夹具上并锁紧，并装好接收器位置调整机构，然后打开光电收发一体设备通过接收器位置调整机构就可以进行接收器的位置调整，根据具体设备的调试好的判断标准，通过接收器位置调整机构进行精细调整，这样就能够简化接收器调整所需的空间，提高其集成度和可靠性，简化接收器调整的工艺流程，提高了生产效率，避免远场调节过程中受天气因素影响的问题。
附图说明
图1为本实用新型的用于收发一体光电设备的接收器对准系统的结构示意图；
图2为本实用新型应用于自由空间光通信设备上的结构示意图；
图3为本实用新型应用于测距望远镜上的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，一种用于收发一体光电设备的接收器对准系统，收发一体光电设备3包括用于发出光束的光学发送组件和用于接收反向光束的光学接收组件，所述光学发送组件包括发送器1，所述光学接收组件包括接收器4，它包括倒置的平行光管8、目镜9、后向反射器10和接收器位置调整机构5；其中，
收发一体光电设备3发出的光束经过平行光管8的汇聚后进入目镜9，从目镜9出射的光束经过后向反射器10进行反向后形成反向光束，所述反向光束再次经过目镜9，从目镜9出射的反向光束经过平行光管8后进入光学接收组件，并最终汇聚至接收器4的感光面上；
所述接收器位置调整机构5与接收器4相连，并用于依据接收器4上汇聚的反向光束相对接收器4的感光面中心位置，调整接收器4的位置。
具体地，所述发送器1用于发出光束，所述光学发送组件还包括用于将发送器1发出的光束进行调整的发送光学天线2；其中，发送光学天线2主要是将光束调整到指定的发散角和光束大小以及保持和与设备之间的光轴一致性；所述光学接收组件还包括用于调整反向光束的接收光学天线7，所述接收器4用于汇聚接收光学天线7调整后的反向光束。
在本实施例中，平行光管8是通过它取得来自无限远的光束，此光束谓之平行光，是装校、调整光学仪器的重要工具，也是光学量度仪器中的重要组成部分；在本接收器对准系统中采用倒置的方式使用，平行光管8可以使用反射式或折射式或反射式和折射式的组合的平行光管，但是不限于此。
另外，本实施例的目镜9和倒置后的平行光管8可以组成望远镜功能，目镜可以使用折射式透镜或折射式透镜组，但不限于此；本实施例的后向反射器10用于将通过目镜9后的光束反方向反射回来，并偏移一个距离，形成反向光束，后向反射器10包括但不限于使用折射式角锥棱镜、空腔反射式后向反射器。
用于收发一体光电设备的接收器对准系统还包括用于固定收发一体光电设备的设备固定夹具6，所述接收器位置调整机构5安装在设备固定夹具6上；在本实施例中，接收器位置调整机构5可以是安装在设备固定夹具6上的多维调节机械手，其可以夹持接收器4，并用于多个方向上调节接收器4在收发一体光电设备上的位置，但是不限于此；设备固定夹具6连同接收器对准系统的其他部件可以放置在一个光学平台上，设备固定夹具6具有固定收发一体光电设备的基准面，还具有可以固定在光学平台上的固定机构。
本实施例将平行光管8倒置使用并添加一个目镜9，并使用后向反射器10将光束按照入射方向反射回去，通过调节目镜9、后向反射器10以及平行光管8的相对位置，实现光束反向的同时对光束进行扩束，并配合设备固定夹具6和其上的接收器位置调整机构5，使整套接收器对准系统可以放置在一个光学平台上，简化了接收器4调整所需的空间，提高了调整系统的集成度和可靠性，简化了接收器调整的工艺流程，提高了生产效率。
实施例二
本实施例的结构与实施例一不同的是：本实施例的收发一体光电设备为自由空间光通信设备，本实施例的用于收发一体光电设备的接收器对准系统应用于自由空间光通信设备上接收器的位置调整，自由空间光通信设备通常使用850nm和1550nm这两个波段，有效的利用了大气的吸收窗口，自由空间光通信设备一般使用PD或APD作为接收器4，可以接收的输入光强一般为0.01uW～1mW，由于这两个波段都为红外不可见光，需要借助红外相机、光功率计等设备来进行调试，具体地，如图2所示，本实施例的接收器对准系统还具有以下的结构：
如果发送器1的发送功率不可调节或者需要工作在最佳发送功率下，可以通过添加衰减片13来进行衰减，衰减片13可以在平行光管8后的任意位置添加，在本实施例中，所述衰减片13设置在平行光管8和后向反射器10之间的光路上。
如果需要在调节时能够查看发送器1的情况，可以添加后分光器121和红外相机来查看发送器1发送的光束的光斑形状和位置，然后通过后向反射器10将光束进行折返后经过平行光管8，最后经过接收光学天线7汇聚到接收器4上，具体结构如下：接收器对准系统还包括用于观测发送器1发出的光束情况的发送器发出光束观测装置，所述发送器发出光束观测装置包括后分光器121和后相机111，所述后分光器121设置在所述目镜9和所述后向反射器10之间的光路上，所述后分光器121用于分束经过该后分光器121的光束，经过分束后的光束分别进入后向反射器10和后相机111中；其中，所述后分光器121可以为分光片或分光棱镜；所述后相机111为红外相机。
对于自由空间光通信设备一般采用自由空间光通信设备自带的监测电路来确认接收器4接收光的情况，如果接收的光能量达到接收器4可调整的最大值，这时候就完成了接收器4位置调节的工序，后续只要将接收器4固定在这个位置即可。
实施例三
本实施例的结构与实施例一不同的是：本实施例的收发一体光电设备为测距望远镜，可以具体为手持测距望远镜，本实施例的用于收发一体光电设备的接收器对准系统应用于测距望远镜上接收器的位置调整，测距望远镜发出的一般是905nm的红外光，这个波段对CCD成像相机的敏感度比较高而且价格相对便宜，直接采用CCD成像相机来查看接收光的汇聚点非常直观，不需要测距望远镜全部上电，只需将发送器1正常点亮就可以实现，这样生产工作的工序简单，成本也低。该用于测距望远镜的接收器对准系统，体积非常小，光学对准过程中不受外界天气的干扰，操作方便，生产效率比较高，具体地，如图3所示，本实施例的接收器对准系统还具有以下的结构：
用于收发一体光电设备的接收器对准系统还包括衰减片13，所述衰减片13设置在平行光管8和后向反射器10之间的光路上，衰减片13在本实施例中的作用同实施例二中的描述。
用于收发一体光电设备的接收器对准系统还包括用于观测接收器4上汇聚的反向光束相对接收器4的感光面中心的位置的接收器汇聚光束观测装置；具体地，所述接收器汇聚光束观测装置包括前分光器122和前相机112，所述前分光器122设置在光学接收组件和平行光管8之间的光路中，所述前分光器122用于透射所述平行光管8过来的反向光束至光学接收组件中和反射从被照射的接收器4反射的光束至前相机112中，接收器对准系统还包括可设置在所述前分光器122和所述平行光管8之间的光路中的光阑14；其中，前分光器122为分光棱镜，前相机112为CCD成像相机。
本实施例的接收器对准系统相对于自由空间光通信设备中的接收器调整过程，主要差异在接收器上汇聚的光位置的判别上，本实施例采用前相机112来查看接收光的汇聚情况，通过前分光器122和前相机112来判断汇聚光是否打在接收器4感光面的中心，并且在前分光器122和平行光管8之间加入光阑14，前相机112就看不到汇聚光，拿开光阑14，前相机112就可以看到汇聚光在接收器4上的照明以及汇聚点相对光敏中心的位置，通过接收器位置调整机构5调节接收器4的位置，让汇聚光落在光敏中心就完成了接收器4位置的调整，这时候将接收器4采用合适的方式固定好即可，在固定过程中可以实时查看汇聚光相对光敏中心位置的变化，如果不达标及时修正。
以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于收发一体光电设备的接收器对准系统，收发一体光电设备(3)包括用于发出光束的光学发送组件和用于接收反向光束的光学接收组件，所述光学发送组件包括发送器(1)，所述光学接收组件包括接收器(4)，其特征在于，它包括倒置的平行光管(8)、目镜(9)、后向反射器(10)和接收器位置调整机构(5)；其中，
收发一体光电设备(3)发出的光束经过平行光管(8)的汇聚后进入目镜(9)，从目镜(9)出射的光束经过后向反射器(10)进行反向后形成反向光束，所述反向光束再次经过目镜(9)，从目镜(9)出射的反向光束经过平行光管(8)后进入光学接收组件，并最终汇聚至接收器(4)的感光面上；
所述接收器位置调整机构(5)与接收器(4)相连，并且所述接收器位置调整机构(5)用于依据接收器(4)上汇聚的反向光束相对接收器(4)的感光面中心位置，调整接收器(4)的位置。
2.根据权利要求1所述的用于收发一体光电设备的接收器对准系统，其特征在于：所述发送器(1)用于发出光束，所述光学发送组件还包括用于将发送器(1)发出的光束进行调整的发送光学天线(2)。
3.根据权利要求1所述的用于收发一体光电设备的接收器对准系统，其特征在于：所述光学接收组件还包括用于调整反向光束的接收光学天线(7)，所述接收器(4)用于汇聚接收光学天线(7)调整后的反向光束。
4.根据权利要求1所述的用于收发一体光电设备的接收器对准系统，其特征在于：还包括衰减片(13)，所述衰减片(13)设置在平行光管(8)和后向反射器(10)之间的光路上。
5.根据权利要求1所述的用于收发一体光电设备的接收器对准系统，其特征在于：还包括用于观测发送器(1)发出的光束情况的发送器发出光束观测装置，所述发送器发出光束观测装置包括后分光器(121)和后相机(111)，所述后分光器(121)设置在所述目镜(9)和所述后向反射器(10)之间的光路上，所述后分光器(121)用于分束经过该后分光器(121)的光束，经过分束后的光束分别进入后向反射器(10)和后相机(111)中。
6.根据权利要求1所述的用于收发一体光电设备的接收器对准系统，其特征在于：还包括用于观测接收器(4)上汇聚的反向光束相对接收器(4)的感光面中心的位置的接收器汇聚光束观测装置。
7.根据权利要求6所述的用于收发一体光电设备的接收器对准系统，其特征在于：所述接收器汇聚光束观测装置包括前分光器(122)和前相机(112)，所述前分光器(122)设置在光学接收组件和平行光管(8)之间的光路中，所述前分光器(122)用于透射所述平行光管(8)过来的反向光束至光学接收组件中和反射从被照射的接收器(4)反射的光束至前相机(112)中。
8.根据权利要求7所述的用于收发一体光电设备的接收器对准系统，其特征在于：还包括可设置在所述前分光器(122)和所述平行光管(8)之间的光路中的光阑(14)。
9.根据权利要求1所述的用于收发一体光电设备的接收器对准系统，其特征在于：还包括用于固定收发一体光电设备的设备固定夹具(6)，所述接收器位置调整机构(5)安装在设备固定夹具(6)上。
10.根据权利要求1所述的用于收发一体光电设备的接收器对准系统，其特征在于：所述收发一体光电设备为自由空间光通信设备或测距望远镜。
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| CN109491071A (zh) * | 2018-12-08 | 2019-03-19 | 武汉华中天经通视科技有限公司 | 一种多波长共孔径激光收发光机装置 |
| CN109491071B (zh) * | 2018-12-08 | 2021-02-23 | 武汉华中天经通视科技有限公司 | 一种多波长共孔径激光收发光机装置 |
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