[發明專利]深空光通信視軸高精度指向與跟蹤裝置及深空光通信裝置

在審

• 申請號: 201811541495.3
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN110389455A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 呂春雷;李焱;張海波
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B27/30
• 分類號: G02B27/30;H04B10/112
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

1.一種深空光通信視軸高精度指向與跟蹤裝置，其特征在于，其包括中心分光裝置，所述中心分光裝置的第一光路上設有第一光路組件、第二光路上設有第二光路組件，所述第一光路組件包括通信接收探測器和圖像跟蹤傳感器，所述通信接收探測器用于接收通信光信號并且分別與所述圖像跟蹤傳感器和所述中心分光裝置連接；所述圖像跟蹤傳感器用于計算出地面站和地球圖像中心位置關系以確定光通信天線的指向；所述第二光路組件包括向所述第二光路的遠端方向依次布置的平臺振動檢測單元和執行機構，所述平臺振動檢測單元用于三維姿態的測量，所述執行機構完成光束的偏轉。

2.如權利要求1所述的深空光通信視軸高精度指向與跟蹤裝置，其特征在于，所述的深空光通信視軸高精度指向與跟蹤裝置還包括控制器，所述控制器連接并控制所述執行機構。

3.如權利要求2所述的深空光通信視軸高精度指向與跟蹤裝置，其特征在于，所述控制器為APT控制器；所述平臺振動檢測單元為INS慣性傳感器；所述執行機構為PZT快速傾斜振鏡，所述PZT快速傾斜振鏡為高諧振頻率光束偏轉設備；所述APT控制器用于控制所述PZT快速傾斜振鏡完成光束的偏轉。

4.如權利要求1-3任一項所述的一種深空光通信視軸高精度指向與跟蹤裝置，其特征在于，所述圖像跟蹤傳感器為可見或紅外焦平面陣列；所述通信接收探測器為Geiger模式光子計數器，所述通信接收探測器用于完成通信光信號的接收。

5.如權利要求4所述的深空光通信視軸高精度指向與跟蹤裝置，其特征在于，在所述通信接收探測器和所述圖像跟蹤傳感器之間設置有可見光成像光學系統，所述可見光成像光學系統由聚焦透鏡組成，用于將可見光成像在所述圖像跟蹤傳感器上。

6.如權利要求1-3任一項所述的一種深空光通信視軸高精度指向與跟蹤裝置，其特征在于，所述深空光通信視軸高精度指向與跟蹤裝置還包括提前量監視探測系統，所述提前量監視探測系統包括第一分光片和提前量監視探測器，所述第一分光片將通信光的部分反射回所述提前量監視探測器，所述提前量監視探測器用于檢測光束微調狀態。

7.如權利要求6所述的深空光通信視軸高精度指向與跟蹤裝置，其特征在于，所述第一分光片與所述提前量監視探測器之間設有提前量檢測光學系統，所述提前量檢測光學系統由焦透鏡組成，所述提前量檢測光學系統把對應的通信光聚焦在所述提前量監視探測器上；所述提前量監視探測器為四象限探測器QPIN，所述四象限探測器QPIN用于完成對己方通信光的提前量探測。

8.一種深空光通信裝置，其特征在于，所述深空光通信裝置包括如權利要求1-7任一所述的一種深空光通信視軸高精度指向與跟蹤裝置，所述深空光通信裝置還包括通信光發射激光器，所述通信光發射激光器與所述執行機構連接。

9.如權利要求8所述的深空光通信裝置，其特征在于，所述深空光通信裝置還包括光學系統，所述光學系統與所述中心分光裝置連接，所述光學系統用于完成對可見光圖像的成像、己方通信光的發射和對方通信光的接收；所述中心分光裝置使可見光和對方通信光的95％以上的能量透過，使己方通信光95％以上的能量反射。

10.如權利要求8所述的深空光通信裝置，其特征在于，還包括通信接收光學系統，所述通信接收光學系統由窄帶濾波片和聚焦透鏡組成，所述窄帶濾波片用于使對方通信光在其中心波長±3nm范圍內95％以上的能量透過，使其余波長的光透過率低于3％；所述聚焦透鏡用于把對方的通信光聚焦在所述通信接收探測器上。

11.如權利要求8-10任一項所述的一種深空光通信裝置，其特征在于，其還包括第一分光片和第二分光片，所述第一分光片和所述第二分光片均通過通信光發射光學系統與所述中心分光裝置連接；所述通信光發射光學系統由發散透鏡組成，所述通信光發射光學系統用于將己方通信光束的發散角，以便于對方光學系統接收；所述的第二分光片用于使可見光95％以上的能量透過，使對方通信光95％以上的能量反射。