CN210431428U

CN210431428U - 一种激光接入装置及采用该装置的空分光纤模拟系统

Info

Publication number: CN210431428U
Application number: CN201921775948.9U
Authority: CN
Inventors: 常颖; 徐欢天; 魏龙超; 李番; 张辉; 刘玉龙
Original assignee: CETC 27 Research Institute
Current assignee: CETC 27 Research Institute
Priority date: 2019-10-22
Filing date: 2019-10-22
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2029-10-22

Abstract

本实用新型公开了一种激光接入装置及采用该装置的空分光纤模拟系统，激光接入装置包括调试平台、接收镜头、光纤阵列和光开关阵列，接收镜头和光纤阵列左右设置在角度可调的调试平台上，光纤阵列设置在接收镜头的焦平面处，空分光纤模拟系统包括激光接入装置、模拟卫星激光终端、光学调节架、中央处理模块和功率计，模拟卫星激光终端设置在光学调节架上；本实用新型，能够对不同方向和位置的终端信号进行空分，实时将用户卫星发射的信号光束转换导入固定端口输出，供后续的全光交换设备使用，既满足大视场、多用户接入的光学系统的设计要求，又满足减少跟瞄系统的要求。

Description

一种激光接入装置及采用该装置的空分光纤模拟系统

技术领域

本实用新型涉及空间光通信及激光网络接入设备技术领域，尤其涉及一种激光接入装置及采用该装置的空分光纤模拟系统。

背景技术

目前，卫星光通信网络大多是点对点的激光通信，如欧空局的SILEX，TERRA-SAR，美国的LLCD、日本的LUCE、LCE系统均为点对点的激光通信，国内进行的激光通信试验也均为点对点的试验。但是，由于点对点的激光通信中激光接入装置只能进行一对一的数据传输，而不能进行多对一实时传输，导致其存在通信效率不高，局限性大等缺陷，无法满足目前日益提高的使用需求标准。因此，如何研究一套能够实现多个卫星同时对一个卫星进行激光通信，在传输体制上、传输性能上均有所提高的激光接入装置，是目前亟待解决的问题。实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种激光接入装置及采用该装置的空分光纤模拟系统，能够对不同方向和位置的终端信号进行空分，实时将用户卫星发射的信号光束转换导入固定端口输出，供后续的全光交换设备使用，既满足大视场、多用户接入的光学系统的设计要求，又满足减少跟瞄系统的要求。

本实用新型采用的技术方案为：

一种激光接入装置，包括调试平台、接收镜头、光纤阵列和光开关阵列，接收镜头和光纤阵列左右设置在调试平台上，调试平台角度可调；所述光纤阵列设置在接收镜头的焦平面处，光纤阵列与接收镜头并排设置且轴线位于同一直线上；所述光纤阵列由多个光纤束拼接构成，光纤阵列光纤束输出端连接光开关阵列输入端且光纤束与光开关阵列输入端一一对应连接。

进一步地，所述光纤阵列的光纤束采用正六边形排列方式进行拼接。

进一步地，所述光开关阵列采用MEMS光开关阵列。

进一步地，所述接收镜头采用透射式镜头。

一种采用权利上述激光接入装置的空分光纤模拟系统，包括激光接入装置、模拟卫星激光终端、光学调节架、中央处理模块和功率计；模拟卫星激光终端设置在光学调节架上，光学调节架驱动模拟卫星激光终端模拟通信卫星的运动轨迹匀速转动，模拟卫星激光终端设于激光接收装置左侧并发射激光至接收镜头；中央处理模块控制端连接光开关阵列受控端，功率计输入端连接光阵列开关输出端。

本实用新型具有以下有益效果：

（1）通过依次设置的接收镜头、设置在接收镜头焦平面处的光纤阵列和光开关阵列，能够实现将通信卫星的信号交换至固定的空分光纤输出端口，通过角度可调的支撑平台，能够灵活调整激光接入装置角度，使其能够灵活瞄准不同运动轨迹状态下的通信卫星，不仅实现多点对一点的激光通信网络，且结构简单，操作方便；

（2）通过将光纤阵列焦面的光纤束采用正六边形排列方式进行排列的拼接方式，有效提高光纤阵列焦面能量利用率；

（3）通过采用透射式镜头，进一步满足了大视场信号接收的使用需求；

（4）通过设计采用激光接入装置的空分光纤模拟系统，不仅能够对正式使用前的激光接入装置进行调试和位置标定，且能够验证激光接入装置映射的可靠性及稳定性，进而保障激光接入装置的稳定可靠工作。

附图说明

图1为本实用新型中空分光纤模拟系统的结构示意图；

图2为图1中光纤阵列的拼接图。

附图标记说明：

1、接收镜头；2、光纤阵列；3、光开关阵列；4、功率计；5、中央处理模块；6、模拟卫星激光终端；7、光学调节架。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括一种激光接入装置及采用该装置的空分光纤模拟系统。

激光接入装置包括调试平台、接收镜头1、光纤阵列2和光开关阵列3，接收镜头1和光纤阵列2左右设置在调试平台上，调试平台角度可调；所述光纤阵列2设置在接收镜头1的焦平面处，光纤阵列2与接收镜头1并排设置且轴线位于同一直线上；所述光纤阵列2由多个光纤束拼接构成，光纤阵列2光纤束输出端连接光开关阵列3输入端且光纤束与光开关阵列3输入端一一对应连接。

空分光纤模拟系统包括激光接入装置、模拟卫星激光终端6、光学调节架7、中央处理模块5和功率计4；模拟卫星激光终端6设置在光学调节架7上，光学调节架7驱动模拟卫星激光终端6模拟通信卫星的运动轨迹匀速转动，模拟卫星激光终端6设于激光接收装置左侧并发射激光至接收镜头1；中央处理模块5控制端连接光开关阵列3受控端，功率计4输入端连接光阵列开关输出端。

为了更好地理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步说明。

本实用新型公开了一种激光接入装置，如图1所示，包括调试平台、接收镜头1、光纤阵列2和光开关阵列3，接收镜头1和光纤阵列2左右设置在调试平台上，调试平台角度可调。

为了保证大视场，接收镜头1优选采用透射式镜头。

光纤阵列2设置在接收镜头1的焦平面处，光纤阵列2与接收镜头1并排设置且轴线位于同一直线上。

光纤阵列2由多个光纤束拼接构成，光开关阵列3优选采用MEMS4x4光开关阵列3,光纤阵列2光纤束输出端连接光开关阵列3输入端且光纤束与光开关阵列3输入端一一对应连接, 根据卫星相对的运行轨迹在焦平面上的映射轨迹，动态地将输入光纤的光信号交换到固定的空分光纤输出端口。如图2所示，光纤阵列2的光纤束采用正六边形排列方式进行拼接，光纤束优选采用大芯径川能光纤。

使用时，按照待接收信号的通信卫星的运动轨迹调整好调整平台角度，使接收镜头1能够接收到通信卫星的信号，然后采用大芯径传能光纤进行焦平面阵列拼接。这样卫星网络中的低轨卫星可以根据预分配方案，实时将用户卫星发射的信号光束转换导入固定端口输出，供后续的全光交换设备使用，实现不同位置、不同运动轨迹的中低轨卫星和地面用户均可以在指定的不同时间片段内对高轨骨干星进行跟瞄，完成信息的高速传输和交换。

本实用新型还公开了一种采用上述激光接入装置的空分光纤模拟系统，如图1所示，包括激光接入装置、模拟卫星激光终端6、光学调节架7、中央处理模块5和功率计4；模拟卫星激光终端6设置在光学调节架7上，光学调节架7驱动模拟卫星激光终端6模拟通信卫星的运动轨迹匀速转动，模拟卫星激光终端6设于激光接收装置左侧并发射激光至接收镜头1；中央处理模块5控制端连接光开关阵列3受控端，功率计4输入端连接光阵列开关输出端。

光学调节架7包括升降轴和旋转滑块，升降轴上设有与旋转滑块匹配的滑槽，旋转滑块在升降轴上上下滑动，旋转滑块在电机驱动竖向旋转，实现卫星位置和角度的模拟。

在激光接入装置正式投入使用前，将其在空分光纤模拟系统中进行调试和位置标定，利用模拟卫星运动轨迹的模拟卫星激光终端6在激光设备上的轨迹映射，确定激光接入装置与通信卫星之间的位置映射关系，进而确定特定时段和特定位置内调试平台角度的确认。确定调试平台角度的过程如下：

A：采用激光终端模拟通信卫星运动轨迹匀速转动。

B：激光终端发射入射光源至接收镜头1，接收镜头1将入射光源聚焦后传输至光纤阵列2，光纤阵列2对应位置输出端口产生输出光源。

为了便于观测，采用He-Ne激光作为入射光源，斜入射到接受镜头上，近焦平面处放置光纤阵列2，通过俯仰、方位调节He-Ne激光器的位置，使其以不同入射角入射至接收镜头1；发现在光纤阵列2的输出端，对应位置的光纤端口有光输出。

同时，随着入射光源的匀速运动，会在光纤阵列2的输出端口上形成一条连续的运动轨迹。

C：输出光源通过光开关阵列3传输至激光功率计4，获取入射光源功率信息；

D：重复步骤B至C，根据入射光源功率信息及激光终端运动轨迹，获取设备与激光终端之间的位置映射关系；

E：根据通信卫星在不同时段的运动轨迹，获取设备在不同时段与通信卫星之间的位置映射关系；

F：根据设备与通信卫星的位置映射关系，调整预定测试时段内设备的方向。

本实用新型在焦平面上采用光纤阵列2技术对不同方向和位置的终端信号进行空分，实时将用户卫星发射的信号光束扫描过的光纤通过光交叉连接设备导入固定端口输出，供后续的全光交换设备使用，既满足大视场、多用户接入的光学系统的设计要求，又满足减少跟瞄系统的要求。因为全过程未对信号光进行处理，对编码格式、波长、速率等透明，满足全光交换的接入需求。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种激光接入装置，其特征在于：包括调试平台、接收镜头、光纤阵列和光开关阵列，接收镜头和光纤阵列左右设置在调试平台上，调试平台角度可调；所述光纤阵列设置在接收镜头的焦平面处，光纤阵列与接收镜头并排设置且轴线位于同一直线上；所述光纤阵列由多个光纤束拼接构成，光纤阵列光纤束输出端连接光开关阵列输入端且光纤束与光开关阵列输入端一一对应连接。

2.根据权利要求1所述的激光接入装置，其特征在于：所述光纤阵列的光纤束采用正六边形排列方式进行拼接。

3.根据权利要求2所述的激光接入装置，其特征在于：所述光开关阵列采用MEMS光开关阵列。

4.根据权利要求2所述的激光接入装置，其特征在于：所述接收镜头采用透射式镜头。

5.一种采用权利要求1至4中任一项所述激光接入装置的空分光纤模拟系统，其特征在于：包括激光接入装置、模拟卫星激光终端、光学调节架、中央处理模块和功率计；模拟卫星激光终端设置在光学调节架上，光学调节架驱动模拟卫星激光终端模拟通信卫星的运动轨迹匀速转动，模拟卫星激光终端设于激光接收装置左侧并发射激光至接收镜头；中央处理模块控制端连接光开关阵列受控端，功率计输入端连接光阵列开关输出端。