[發明專利]一種用于實現圓形光束整形為點環形光束的方法

無效

• 申請號: 201310351281.0
• 申請日: 2013-08-13
• 公開（公告）號: CN103399407A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 胥全春;俞建杰;劉永凱;周彥平;于思源;杜繼東;謝小龍;高鵬濤;馬晶;譚立英
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;H04B10/118
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及非成像光學領域，尤其涉及一種用于將圓形光束整形為點環形光束的方法。

背景技術

衛星光通信終端的接收系統主要包括跟蹤探測系統和通信系統。典型的衛星光通信終端光學系統主要由光學天線（1）、分光鏡（2）、通信聚焦透鏡組（3）、通信探測器（4）、跟蹤聚焦透鏡組（5）及跟蹤探測器（6）組成，如圖2所示。當該終端接收光信號時，入射光束經過無焦光學天線（1）的縮束后，入射光被分至跟蹤光路和通信光路。前一部分光被分光鏡（2）反射后經過跟蹤聚焦透鏡組（5）聚焦在跟蹤探測器（6）上，用于瞄準、捕獲和跟蹤。另一部分直接透過分光鏡（2）經通信聚焦透鏡組（3）聚焦在通信探測器（4）上，用于通信。由圖2可知，接收系統中有兩條光路（跟蹤部分和通信部分），導致終端光學系統結構過于復雜，增加了系統的裝調復雜度，并且終端體積過大，不利于終端往小型化方向發展。

發明內容

本發明是要降低衛星光通信終端接收系統的裝調復雜度，簡化終端光學系統結構，而提供了一種用于實現圓形光束整形為點環形光束的方法。

用于實現圓形光束整形為點環形光束的方法按以下步驟實現：

（1）確定入射光束的直徑D₀，環形光束的內外環直徑D₁、D₂與復合功能元件與四象限探測器的間距L：若光學天線口徑為d，其放大倍率為T，則D₀=d/T；

（2）確定通信光束的口徑D：若通信光功率占入射光功率的η，則

D=ηD0]]>

（3）建立通信光束的一一對應關系：復合功能元件面上從距離光束中心r₁處發出的光線入射到探測面中心處，其中0≤r₁≤D；

（4）計算通信光束的光線偏角：由幾何關系，可以確定

sinβ=r1L]]>

（5）確定復合功能元件通信部分的徑向相位分布表達式：由光程函數與光線偏角間的關系可以得到

dφ1(r1)dr1=-sinβ]]>

對上式積分，得到復合功能元件通信部分的徑向相位分布，式中0≤r₁≤D；

（6）確定復合功能元件通信部分的徑向輪廓：由相位與元件厚度的關系可以得到復合功能元件通信部分的徑向輪廓

φ1(r1)=2π·nz1(r1)λ]]>

式中，n為復合功能元件的折射率，λ為光束波長，且0≤r₁≤D；