CN219179698U - 一种望远镜旁轴模块及望远镜系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于激光通信和量子通信技术领域，提供了一种望远镜旁轴模块及望远镜系统。其中，望远镜旁轴模块包括导星镜模块、上行信标光模块和下行同步光模块；导星镜模块包括导星镜和面阵相机，导星镜用于接收和聚焦目标下行光束，面阵相机用于探测导星镜聚焦后的光斑；上行信标光模块包括信标光发射准直器，其与信标光激光器相连，用于将信标光激光器发射光束发射出去；下行同步光模块包括同步光接收准直器和滤光片，同步光接收准直器用于接收量子卫星向地面站发射的同步光，滤光片用于滤除杂散光；上行信标光模块和下行同步光模块分别设置在导星镜两侧，且所述导星镜、信标光和同步光同轴。

Description

一种望远镜旁轴模块及望远镜系统

技术领域

本实用新型属于激光通信和量子通信技术领域，尤其涉及一种望远镜旁轴模块及望远镜系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

现有量子卫星地面站旁轴中上行信标光发射一般采用自由空间光束发射，满足在以轨道预报为基础的初始开环指向过程中，始终覆盖量子卫星，确保卫星有效载荷能够捕获地面信标光，从而满足建立量子信道的要求。

目前上行信标光模块使用的输出方式为信标光激光器直接输出信标光，信标光激光器安装于望远镜筒外侧的鸠尾板上，激光器控制盒放在转台旁边。同步光准直器固定在二维调节架上，二维调节架胶粘在信标光激光器背上或者固定在信标光激光器所在的鸠尾板上，装调过程中须与望远镜进行精确同轴校准。发明人发现，现有的信标光激光器和导星镜，体积和重量均较大，会对望远镜造成变形，影响耦合效率，并且信标光激光器需要工作在外场环境，安装于望远镜筒外侧时，会对信标光激光器的固定、调节、工作环境有很高的要求。

实用新型内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种望远镜旁轴模块及望远镜系统，其将导星镜与同步光准直器、信标光准直器设计为一体化望远镜旁轴模块，能够使得整体模块性能可靠、制造容易、重量轻盈、装调便利。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的第一个方面提供一种望远镜旁轴模块。

在一个或多个实施例中，一种望远镜旁轴模块，其包括：导星镜模块、上行信标光模块和下行同步光模块；

所述导星镜模块包括导星镜和面阵相机，导星镜用于接收和聚焦目标下行光束，面阵相机用于探测导星镜聚焦后的光斑；

所述上行信标光模块包括信标光发射准直器，其与信标光激光器相连，用于将信标光激光器发射光束发射出去；

所述下行同步光模块包括同步光接收准直器和滤光片，同步光接收准直器用于接收量子卫星向地面站发射的同步光，滤光片用于滤除杂散光；

所述上行信标光模块和下行同步光模块分别设置在导星镜两侧，且所述导星镜、信标光和同步光同轴。

作为一种实施方式，所述信标光发射准直器通过光纤与信标光激光器相连。

作为一种实施方式，所述光纤为单模光纤。

作为一种实施方式，所述上行信标光模块通过第一夹持件设置在导星镜一侧。

作为一种实施方式，所述下行同步光模块通过第二夹持件设置在导星镜另一侧。

作为一种实施方式，所述导星镜安装在固定底板上。

作为一种实施方式，所述面阵相机通过螺纹或锁紧螺钉安装在导星镜上。

本实用新型的第二个方面提供一种望远镜系统。

在一个或多个实施例中，一种望远镜系统，其包括如上述所述的望远镜旁轴模块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的旁轴模块将导星镜、同步光接收准直器和信标光发射准直器集成为一体，通过角反射器反射光路实现光学同轴调节，制造容易、重量轻盈、装调便利，有效缩小了三个器件之间的距离，而不需要再使用大口径平行光管等大型设备进行外场环境下共轴调节，使设备可快速达到工作状态，有利于外场共轴检测和调试。

本实用新型附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1(a)是传统的量子卫星地面站主视图；

图1(b)是传统的量子卫星地面站左视图；

图2是本实用新型实施例的望远镜旁轴模块结构示意图；

图3是本实用新型实施例的望远镜旁轴模块的爆炸图；

图4是本实用新型实施例的旁轴模块的装调图。

其中，1、导星镜；2、面阵相机；3、信标光发射准直器；4、同步光接收准直器；5、第一夹持件；6、第二夹持件；7、第一抱箍；8、第二抱箍；9、固定底板；10、锁紧螺钉；11、第一光纤；12、第二光纤；13、第一同步光准直器；14、第二同步光准直器；15、信标光激光器；16、第一鸠尾板；17、第二鸠尾板；18、望远镜筒；19、转台。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1(a)和图1(b)所示，上行信标光模块目前使用的输出方式为信标光激光器17直接输出信标光，信标光激光器15安装于望远镜筒18外侧的第一鸠尾板16上，激光器控制盒(图中未示出)放在转台旁边，为信标光激光器15和激光器控制盒之间采用一根外径6-8mm线缆连接，用于控制和供电。第一同步光准直器13和第二同步光准直器14固定在二维调节架上，二维调节架胶粘在信标光激光器15背上或者固定在信标光激光器15所在的第一鸠尾板16上，装调过程中须与望远镜进行精确同轴校准。导星镜1采用定制钢结构由机械件安装于望远镜筒外侧的第二鸠尾板17上，通过软件控制地面站转台21，实现导星镜1的跟踪。

上述信标光激光器15和导星镜1，体积和重量均较大，会对望远镜造成变形，影响耦合效率，并且信标光激光器15需要工作在外场环境，安装于望远镜筒外侧时，会对信标光激光器15的固定、调节、工作环境有很高的要求。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种望远镜旁轴模块及望远镜系统，其将导星镜与同步光准直器、信标光准直器设计为一体化望远镜旁轴模块，即在导星镜两侧放置两个准直器，能够有效地减小旁轴模块包络和重量。整体模块性能可靠、制造容易、重量轻盈、装调便利。下面结合具体实施例来详细给出本实用新型的具体实施过程。

实施例一

参照图2和图3，本实施例提供了一种望远镜旁轴模块，其包括：导星镜模块、上行信标光模块和下行同步光模块；

所述导星镜模块包括导星镜1和面阵相机2，其中，导星镜1和面阵相机2之间通过螺纹连接或者通过锁紧螺钉10固定。导星镜1用于接收和聚焦目标下行光束，面阵相机2用于探测导星镜聚焦后的光斑。

所述上行信标光模块和下行同步光模块分别设置在导星镜1两侧，且所述导星镜、信标光和同步光同轴。

在本实施例中，所述上行信标光模块包括信标光发射准直器3(例如焦距调节为36mm)，其通过第一光纤11(例如105μm芯径多模光纤)与信标光激光器相连，用于将信标光激光器发射光束发射出去。其中，信标光激光器放入外部机箱(图中未示出)中。其中，所述第一光纤11为单模光纤。

信标光激光器发射光束通过第一光纤11(例如105μm芯径多模光纤)传输至信标光发射准直器3，向量子卫星发射信标光(例如671nm信标光)，信标光由原先的信标光激光器直接发射改为经第一光纤11加信标光发射准直器3输出发射，可通过更换变焦准直器，来满足不同发散角的要求。

在本实施例中，所述下行同步光模块包括同步光接收准直器4(例如焦距调节为11mm)和滤光片，同步光接收准直器4用于接收量子卫星向地面站发射的同步光(例如532nm同步光)，经过滤光片滤除杂散光后，通过第二光纤12(例如105μm芯径多模光纤)耦合进入后端同步光探测器。

在图2和图3中，所述上行信标光模块和下行同步光模块分别通过第一夹持件5和第二夹持件6设置在导星镜1两侧。旁轴模块各器件均是预先安装在固定底板9上，再安装至望远镜筒外侧的鸠尾板上，本实施例通过角反射器和调节各器件夹持件的不同角度实现导星镜、信标光和同步光同轴。

本实施例的望远镜旁轴模块安装过程如下；

步骤1、将信标光发射准直器3装入第一夹持件5，形成组件1，并用螺钉进行锁紧；

步骤2、将同步光接收准直器4装入第二夹持件6，形成组件2，并用螺钉进行锁紧；

步骤3、将上述组件1、2通过螺钉固定在固定底板9上；

步骤4、将导星镜1放置在固定底板9上，压上第一抱箍7和第二抱箍8，通过螺钉锁紧第一抱箍7、第二抱箍8和固定底板9，从而锁紧导星镜1；

步骤5、将面阵相机2通过螺纹或锁紧螺钉10安装在导星镜1上。

本实施例通过集成导星镜、同步光接收准直器和信标光发射准直器为一体，有效缩小了三个器件之间的距离，通过角反射器反射光路实现光学同轴调节，而不需要再使用大口径平行光管等大型设备进行外场环境下共轴调节，使设备可快速达到工作状态。

本实施例的信标光激光器不再安装在望远镜鸠尾板上，有效减轻望远镜背负重量，增加望远镜接收效率，可通过更换变焦准直器，从而达到满足不同发散角要求的效果。

实施例二

参照图4，本实施例的望远镜旁轴模块的共轴调节原理为：

步骤1、信标光发射准直器连接单模光纤和信标光激光器(图中未示出)，打开信标光激光器；

步骤2、将角反射器放置在信标光发射准直器和导星镜前，使角反射器能同时覆盖信标光发射准直器和导星镜，即信标光发射准直器发出的光经角反射器180°折转反射后被导星镜接收；

步骤3、通过小范围水平转动信标光发射准直器的夹持件(如图2所示)和在夹持件下垫垫片(图中未示出)的方式，调节信标光的出光方向，使光束经过角反射器折转反射后经导星镜聚焦在面阵相机视场中心，记录光斑在面阵相机的位置坐标值(A0、E0)；

步骤4、同步光接收准直器连接单模光纤和同步光激光器(图中未示出)，打开同步光激光器；

步骤5、将角反射器放置在同步光接收准直器和导星镜前，使角反射器能同时覆盖同步光接收准直器和导星镜，即同步光接收准直器发出的光经角反射器180°折转反射后被导星镜接收；

步骤6、通过小范围水平转动同步光接收准直器的夹持件(如图2所示)和在夹持件下垫垫片(图中未示出)的方式，调节同步光的出光方向，使光束经过角反射器折转反射后经导星镜聚焦在面阵相机的位置坐标值(A1、E1)满足例如如下关系：|A1-A0|≤5像素，|E1-E0|≤5像素。

此处需要说明的是，|A1-A0|以及|E1-E0|也可为其他像素阈值，本领域技术人员可根据实际精度要求来具体设置，此处不再详述。从图4中可看出，角反射器分别设置在信标光发射准直器和同步光接收准直器的出光侧。

实施例三

本实施例提供了一种望远镜系统，其包括如上述实施例一所述的望远镜旁轴模块。

此处需要说明的是，本实施例中的望远镜系统，除了望远镜旁轴模块之外，其他结构均可采用现有技术来实现。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、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 (8)

1.一种望远镜旁轴模块，其特征在于，包括导星镜模块、上行信标光模块和下行同步光模块；

所述导星镜模块包括导星镜和面阵相机，导星镜用于接收和聚焦目标下行光束，面阵相机用于探测导星镜聚焦后的光斑；

所述上行信标光模块包括信标光发射准直器，其与信标光激光器相连，用于将信标光激光器发射光束发射出去；

所述下行同步光模块包括同步光接收准直器和滤光片，同步光接收准直器用于接收量子卫星向地面站发射的同步光，滤光片用于滤除杂散光；

所述上行信标光模块和下行同步光模块分别设置在导星镜两侧，且所述导星镜、信标光和同步光同轴。

2.如权利要求1所述的望远镜旁轴模块，其特征在于，所述信标光发射准直器通过光纤与信标光激光器相连。

3.如权利要求2所述的望远镜旁轴模块，其特征在于，所述光纤为单模光纤。

4.如权利要求1所述的望远镜旁轴模块，其特征在于，所述上行信标光模块通过第一夹持件设置在导星镜一侧。

5.如权利要求1所述的望远镜旁轴模块，其特征在于，所述下行同步光模块通过第二夹持件设置在导星镜另一侧。

6.如权利要求1所述的望远镜旁轴模块，其特征在于，所述导星镜安装在固定底板上。

7.如权利要求1所述的望远镜旁轴模块，其特征在于，所述面阵相机通过螺纹或锁紧螺钉安装在导星镜上。

8.一种望远镜系统，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的望远镜旁轴模块。

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