[發明專利]一種空間光通信系統收發軸一致性的校準裝置及方法

有效

• 申請號: 201410521730.6
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104320182B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 趙發財;孫權社;王少水;王國權;鄭祥亮;韓忠
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: H04B10/07
• 分類號: H04B10/07
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 陳永寧

技術領域

本發明屬于空間光通信系統參數測量技術領域，尤其涉及的是一種空間光通信系統收發軸一致性的校準裝置及方法。

背景技術

空間光通信是以激光作為信息載體在空間進行高速數據傳輸的通信方式，具有容量大、速率高、體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、保密性和安全性好等優點。目前，空間激光通信系統大多是采用收發共用同一天線的光學系統，由于空間激光通信光束達到或接近衍射極限，其光束發散角一般為幾十個微弧度，而進行通信的兩個空間激光通信端機通常處于相對運動和振動的條件下實現高精度的瞄準和跟蹤，這對空間激光通信端機發射軸與接收軸的一致性提出了非常高的要求，一般要求達到通信光束束散角的1/6～1/8，為幾個微弧度。因此，需要在空間激光通信端機加工裝調完成后對其發射軸與接收軸的一致性進行測量校準。

目前，在光學系統的收發軸一致性的測量方法中，主要是針對空間激光通信光學天線裝調過程應用的，缺少在空間激光通信裝調完成后對發射軸與接收軸的一致性高精度的測量評價方法。例如，基于角錐棱鏡的光束原路返回特性，把空間激光通信端機發射光束原路反射回端機的接收光路，以此作為基準對接收光路進行調整，使得發射軸與接收軸的盡量一致。但是角錐棱鏡法存在著調整精度低、大孔徑角錐棱鏡難以加工等缺點，難以滿足空間光通信系統高精度的瞄準和跟蹤要求。

因此，現有技術存在缺陷，需要改進。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種空間光通信系統收發軸一致性的校準裝置及方法。

本發明的技術方案如下：

一種空間光通信系統收發軸一致性的校準裝置，其中，包括高倍率光束變換系統、平面反射鏡、分束鏡、高質量聚焦透鏡、QD探測器、掃描反射鏡、平行光束發射模塊、五維調整機構及處理控制計算機；光電器件按照光傳輸方向相應排列，被測空間光通信終端位于高倍率光束變換系統之前，所述QD探測器位于高質量聚焦透鏡后焦面上；所述QD探測器位于調整精度為1微米的五維調整機構上；校準過程為：

步驟1：檢驗平行參考光束經分束鏡后的兩臂光軸垂直，即QD探測器接收到兩臂的光點完全重合：打開平行光束發射模塊出射小口徑平行光束，平行光束經掃描反射鏡，1：1分束鏡鏡后，其中50％平行光束經分束鏡反射后通過高倍率光束變換系統擴束為大口徑平行光束，再由標準平面反射鏡原路反射回，經高倍率光束變換系統、分束鏡、高質量聚焦透鏡后由QD探測器接收探測，另50％平行光束經分束鏡透射后，由平面反射鏡原路反射回，經分束鏡反射由高質量聚焦透鏡會聚后由QD探測器接收探測，調整掃描鏡、平面反射鏡、標準平面反射鏡及五維調整機構使得平行光束平行于高倍率光束變換系統的光軸且經分束鏡后的路光聚焦于QD探測器的同一點；

步驟2：被測空間光通信端機指向調整：將標準平面反射鏡移走，替換為空間光通信端機，調整被測光端機系統光軸與高倍率光束變換系統光軸重合；

步驟3：空間光通信端機接收光軸測量：打開平行光束發射模塊出射小口徑平行光束，空間光通信端機接收探測，微調其指向，使得端機內的探測器接收到的光斑準確位于視場中心，記錄此時QD探測器的光斑位置信息(x1,y1)；

步驟4：空間光通信端機發射光軸測量：關閉平行光束發射模塊，打開空間光通信端機激光發射系統，記錄此時QD探測器的光斑位置信息(x2,y2)；

步驟5：計算得出空間光通信端機發射光軸與接收光軸之間的偏差：空間光通信端機發射光軸與接收光軸之間偏差δ為：

δ＝((x2－x1)²+(y2－y1)²)^0.5/f

其中，f為光束變換系統1和聚焦透鏡4的有效焦距。

所述的空間光通信系統收發軸一致性的校準裝置，其中，所述高倍率光束變換系統的光軸與被測空間光通信終端的光軸平行并且有效口徑大于被測空間光通信終端出射光束口徑。

所述的空間光通信系統收發軸一致性的校準裝置，其中，所述的平面反射鏡其面形精度優于PVλ/20。

所述的空間光通信系統收發軸一致性的校準裝置，其中，所述平行光束發射模塊出射的標準平行光束達到衍射極限。

一種空間光通信系統收發軸一致性的校準方法，其中，包括以下步驟：