[發(fā)明專利]激光通信系統(tǒng)光學(xué)天線隔離度測量裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711058515.7
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107764521A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李晶;薛勛;劉尚闊;趙建科;李坤;昌明;曹昆;王爭鋒;宋琦;鄂可偉;馬小龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司61211
• 代理人: 楊引雪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)測量領(lǐng)域，涉及一種光學(xué)天線隔離度測量裝置及方法。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)微波空間通信方式相比，空間激光通信具有寬帶、高速、抗截獲和抗干擾能力強(qiáng)、輕小型等突出特點(diǎn)，非常適合于空地、空空、星地、星際以及深空鏈路之間的信息傳輸。隨著空間遙感技術(shù)的發(fā)展，空間相機(jī)的分辨率、光譜儀器的空間和光譜分辨率都在大幅度提高，大量空間探測數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)傳送到地面，供給技術(shù)人員和專家分析、提煉，實(shí)現(xiàn)空間儀器的應(yīng)用價(jià)值。目前衛(wèi)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(shí)際的光纖激光通信傳輸速率高達(dá)40G/s，目前已經(jīng)得到了實(shí)際應(yīng)用。利用密集型光波復(fù)用技術(shù)(Dense wavelength Division Multiplexing，DWDM)等光放大技術(shù)還可實(shí)現(xiàn)更高傳輸速率，地面上百吉級別光纖激光通信系統(tǒng)都已經(jīng)商業(yè)化，因此采用激光進(jìn)行通信將會(huì)大大減小數(shù)據(jù)傳輸壓力。隨著5.65G/s空間激光通信終端(Laser Communication Terminal，LCT)的實(shí)驗(yàn)成功，國外的幾十吉比特率空間LCT也正處于研究和規(guī)劃中，這些都充分證明了激光通信實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢，因此以激光作為媒質(zhì)進(jìn)行通信，可以很好的解決通信帶寬瓶頸問題。

光學(xué)天線作為激光通信系統(tǒng)的核心組成部分，其隔離度的控制決定著整個(gè)通信系統(tǒng)的誤碼率。傳統(tǒng)通信系統(tǒng)由于使用微波，其隔離度的測量方法無法應(yīng)用在光學(xué)天線的隔離度測量上。而光學(xué)激光通信是新興科研領(lǐng)域，該領(lǐng)域的研發(fā)主要集中在系統(tǒng)整機(jī)檢測模塊方面，具體的光學(xué)天線參數(shù)測試方法目前未見到有相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述背景，本發(fā)明提出了一種針對激光通信系統(tǒng)光學(xué)天線的隔離度測量裝置及方法，解決了光學(xué)天線的隔離度測量問題。

本發(fā)明的技術(shù)思路：

使用分光鏡將光源發(fā)出的光束分為測量光束和參考光束：測量光束功率經(jīng)過分光鏡反射(或透射)，進(jìn)入被測光學(xué)天線的接收出瞳位置，經(jīng)光學(xué)天線反射再回到接收出瞳位置，通過分光鏡透射(或反射)進(jìn)入光功率計(jì)測量；參考光束為在分光鏡透射光路(或反射光路)上放置的一片已知反射率的反射鏡，該反射鏡與被測光學(xué)天線處于同一光路上，間接獲取進(jìn)入被測光學(xué)天線接收出瞳位置的光功率；通過遮擋或不遮擋所述反射鏡，分別獲取經(jīng)被測光學(xué)天線反射回接收出瞳的光束能量與入射至光學(xué)天線接收出瞳的光束能量，最終實(shí)現(xiàn)光學(xué)天線隔離度的快速測量。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

激光通信系統(tǒng)光學(xué)天線隔離度測量裝置，其特殊之處在于：包括光源、分光鏡、反射鏡一、光功率計(jì)、反射鏡二和光闌；

所述光闌、分光鏡和反射鏡一沿光源光軸依次設(shè)置；

所述反射鏡二設(shè)置在所述分光鏡的反射光路上；

所述反射鏡二與分光鏡之間預(yù)留有被測光學(xué)天線的設(shè)置空間，或者所述反射鏡一與分光鏡之間預(yù)留有被測光學(xué)天線的設(shè)置空間；

與被測光學(xué)天線位于同一光路的反射鏡用于被測光學(xué)天線姿態(tài)調(diào)整，不參與隔離度的測量過程；

所述光功率計(jì)設(shè)置在分光鏡無光學(xué)元件一側(cè)。

進(jìn)一步地，上述光源發(fā)出的光為近似平行光，其光束口徑小于分光鏡、反射鏡一、光功率計(jì)和反射鏡二的孔徑，以減小光能量損失，提高測試準(zhǔn)確度。這里之所以說是“近似平行光”是由于實(shí)際情況中，無法或很難得到理想的平行光束，而本發(fā)明采用“近似平行光”即可實(shí)現(xiàn)光學(xué)天線隔離度測量。

進(jìn)一步地，上述光源的光軸與分光鏡透射方向、反射鏡一的法線方向平行，分光鏡的反射方向與光功率計(jì)和反射鏡二的法線方向平行，若不平行，則分光和反射會(huì)造成光束口徑擴(kuò)大，導(dǎo)致光能損失，影響測試結(jié)果的精度。

本發(fā)明同時(shí)提供了一種光通信系統(tǒng)光學(xué)天線隔離度測量方法，包括以下步驟：

步驟一，在光源出光口前方設(shè)定距離處設(shè)置光闌，沿光源光軸在所述光闌前方設(shè)置反射鏡一，光闌和反射鏡一中間預(yù)留出設(shè)置分光鏡的空間；調(diào)整反射鏡一姿態(tài)，使反射鏡一反射回去的光束再次通過所述光闌；

步驟二，在所述光闌與反射鏡一之間設(shè)置分光鏡，調(diào)整分光鏡姿態(tài)，使反射鏡一反射回去的光束經(jīng)分光鏡透射后再次通過所述光闌；

步驟三，遮擋反射鏡一，在所述分光鏡的反射光軸方向設(shè)置反射鏡二，分光鏡和反射鏡二中間預(yù)留出設(shè)置被測光學(xué)天線的空間；調(diào)整反射鏡二姿態(tài)，使反射鏡二反射回去的光束經(jīng)分光鏡反射后再次通過所述光闌；

步驟四，將被測光學(xué)天線設(shè)置在分光鏡和反射鏡二之間，或者放置在分光鏡和反射鏡一之間，調(diào)整被測光學(xué)天線姿態(tài)，使經(jīng)與被測光學(xué)天線處于同一光路的反射鏡反射回的光束，依次經(jīng)被測光學(xué)天線和分光鏡后再次通過所述光闌；