[發明專利]一種激光通信終端真空測試系統及其測試方法

在審

• 申請號: 201710861450.3
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107655659A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 薛勛;趙建科;李晶;劉尚闊;李坤;王爭鋒;曹昆;昌明;張潔;胡丹丹;賽建剛;宋琦
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;H04B10/079
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 汪海艷

技術領域

本發明屬于光學檢測領域，涉及激光通信終端真空測試系統及其測試方法，尤其涉及一種空間激光通信終端真空條件下發散角、波相差、發射功率等參數的測試系統及其測量方法。

背景技術

激光通信尤其是空間激光通信與傳統微波空間通信的方式相比，具有高速、保密、抗干擾和輕小型等優勢。隨著空間遙感技術的發展，各類有效載荷將獲取大量空間探測數據，這些數據需要實時傳送至地面，供相關技術人員分析。目前衛星上常用的微波帶寬約為百兆級別，已接近微波通信的理論極限，而實際的光纖激光通信傳輸速率高達40G/s，目前已經得到了實際應用，利用密集型光波復原技術(Densewavelength Division Multiplexing，DWDM)等光放大技術還可實現更高傳輸速率，地面上百吉級別光纖激光通信系統都已經商業化，因此采用激光進行通信將會大大減小數據傳輸壓力。隨著5.65G/s空間激光通信終端(Laser Communication Terminal,LCT)的成功實驗，國外的幾十吉比特率空間LCT也正處于研究和規劃中，這些都充分證明了激光通信實際應用中的優勢，所以以激光作為媒質進行通信可以很好的解決通信帶寬瓶頸問題。

空間激光通信系統作為一種有效載荷，無論是在研制完成后，還是在發射之前，都要對其主要的技術指標進行嚴格的測試。在熱真空環境下，考核空間激光通信系統的關鍵指標，成為空間激光通信系統環境試驗中的重中之重。

由于空間激光通信終端信息傳輸時需要至少臺終端方能完成，而雙終端對接信息傳輸測試需要的測試系統非常復雜，在熱真空試驗中想完成雙終端對接測試的難度很大，因此，選擇真空條件下對單端空間激光通信終端的關鍵指標進行測試。

單端激光通信終端的關鍵指標包括波相差、發散角和發射功率，如何在熱真空條件下完成上述三項指標的測量，是驗證單端激光通信終端熱真空穩定性的難題。

發明內容

本發明的目的是提供一種激光通信終端真空測試系統及其測試方法，實現單端激光通信終端熱真空條件下波相差、發散角和發射功率等關鍵指標的測試。

本發明的技術解決方案是提供一種激光通信終端真空測試系統，其特殊之處在于：包括發散角測試系統、功率測試系統及波相差測試系統；

激光通信終端發射角度能夠調節；

上述發散角測試系統包括沿激光通信終端一路出射光路依次設置的平行光管1與發散角測試模塊2；上述發散角測試模塊2包括三維平移臺及設置在三維平移臺上的光電耦合器；

上述激光通信終端發射與平行光管1同軸的光束；上述平行光管1接收激光通信終端發射的光束，并匯聚成像在發散角測試模塊2的光電耦合器上；

上述激光通信終端與平行光管1位于真空環境中；

上述功率測試系統包括沿激光通信終端另一路出射光路依次設置的縮束系統6、第一分光鏡8及位于第一分光鏡8一路出射光路中的功率計12；

上述波相差測試系統包括位于第一分光鏡8另一路出射光路中的第二分光鏡9及分別位于第二分光鏡9出射光路中的第二哈特曼波前傳感器11與第一哈特曼波前傳感器10；

上述激光通信終端發射與縮束系統6同軸的光束，發射光束經過縮束系統6后形成縮束平行光束，縮束平行光束經第一分光鏡8分光，分別傳輸至功率計12與第二分光鏡9上，第二分光鏡9將光束再次進行分光后由第一哈特曼波前傳感器10與第二哈特曼波前傳感器11接收。

優選地，該測試系統還包括具有光學窗口5的真空罐3上述激光通信終端4位于真空罐3中，激光通信終端的出射光通過光學窗口5入射至縮束系統6；

上述平行光管1與真空罐3固連，平行光管1與真空罐3形成密閉的真空空間，該空間內可模擬真空環境。

優選地，為了提高發散角的測量精度，上述平行光管1為長焦距離軸拋物面反射式平行光管。一般認為焦距大于10m的平行光管為長焦距平行光管。

優選地，上述發散角測試模塊2的感光面位于平行光管1的焦面處。

優選地，上述發散角測試模塊2中的感光器件包括至少一個光譜范圍為800nm～1600nm的CCD或CMOS器件；上述發散角測試模塊2還包括位于感光器件前端的衰減片組，通過加入不同衰減倍率的衰減片組調整進入感光器件的能量。

優選地，上述縮束系統6由沿光路依次設置的離軸拋物面鏡和目鏡7組成，縮束倍率Γ的計算公式如公式(1)所示；

其中：L為激光通信終端4的出瞳直徑；

a為兩個哈特曼波前傳感器的靶面的內切圓直徑。