[發明專利]一種典型天氣條件下自由空間光通信傳輸模擬實驗裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 202010530509.2
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111627305A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 王少勃;韓雪峰;葛明達;崔繼承;臧延哲;程雪
• 申請（專利權）人: 長春國科醫工科技發展有限公司;美特國科儀器(長春)有限公司
• 主分類號: G09B23/22
• 分類號: G09B23/22
• 代理公司: 吉林省長春市新時代專利商標代理有限公司 22204
• 代理人: 高晶

一種典型天氣條件下自由空間光通信傳輸模擬實驗裝置，其特征在于，包括：實驗測試箱、第一反射鏡鏡列、第二反射鏡鏡列、入射反射鏡、激光入射擴束鏡、聚光鏡、光功率計、激光發射器、風扇、氣溶膠發生器、加濕機、粒徑譜儀和溫濕度計。本發明能夠實現可見光波段、近紅外波段和遠紅外波段在不同微粒濃度、不同能見度的天氣條件下自由空間光通信在不同天氣條件下激光透過率的測試，采用了反射鏡陣列組合，同時又能夠調整第一反射鏡鏡列、第二反射鏡鏡列、入射反射鏡、出射反射鏡、聚光鏡和光功率計的角度，簡化了光路裝調難度，使實驗操作變得簡便，提高監測結果的精度和準確性。

技術領域

本發明涉及激光大氣傳輸技術領域，具體涉及一種典型天氣條件下自由空間光通信傳輸模擬實驗裝置及其使用方法。

背景技術

自由空間光(Free Space Optical，FSO)通信是一種以激光作為信息載體，以大氣作為傳輸信道，從而實現信息雙向傳遞的一種通信方式。近些年來，FSO通信由于具有大帶寬、無需頻率許可、傳輸速率快、易安裝架設等優點，使得其在無線傳感、航海航天、城市局域網等領域中得到了廣泛的應用。然而，FSO通信傳輸信道的特殊性使得其傳輸性能會受到各種大氣因素的影響。這些影響主要來源于大氣中的分子和氣溶膠(微塵、煙霧、霾等)對激光信號產生的影響。大氣中的分子和氣溶膠會引起大氣吸收效應和大氣散射效應，從而削弱激光信號的能量使得接收器端接收到的信號功率減弱。當無線光通信系統在沙塵、霧、霾等天氣下應用時，氣溶膠粒子會對激光的強度造成衰減，降低系統接收端的光信號功率，使系統的誤碼率性能降低，嚴重時會造成激光“脫靶”，影響無線光通信系統的性能。因此，大氣吸收、大氣散射對激光傳輸特性的影響具有重要研究價值和應用價值。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種能夠模擬沙塵、霧、霾等典型天氣條件下的自由空間光通信傳輸模擬實驗裝置及其使用方法，實現由空間光通信在不同微粒濃度，不同能見度的天氣條件下激光透過率的測試。

為了達到上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種典型天氣條件下自由空間光通信傳輸模擬實驗裝置，其特征在于，包括：實驗測試箱、第一反射鏡鏡列、第二反射鏡鏡列、入射反射鏡、激光入射擴束鏡、聚光鏡、光功率計、激光發生器、風扇、氣溶膠發生器、加濕機、粒徑譜儀和溫濕度計；

所述實驗測試箱包括底板、箱體和箱蓋，所述底板的兩側分別設置有第一安裝板和第二安裝板，所述第一反射鏡鏡列安裝在所述第一安裝板上，所述第二反射鏡鏡列安裝在所述第二安裝板上，所述入射反射鏡設置在所述第二反射鏡鏡列的一端的前側，所述入射反射鏡通過Z軸調整平臺安裝在所述第二安裝板上，所述激光入射擴束鏡安裝在所述入射反射鏡對應的所述箱體上，用于將所述激光發生器發射的激光光源準直、擴束，所述聚光鏡設置在所述第二反射鏡鏡列另一端的斜后側，所述光功率計設置在所述聚光鏡的正后方，所述聚光鏡和所述光功率計分別通過XYZ三軸調整平臺Ⅰ和XYZ三軸調整平臺Ⅱ安裝在所述第二安裝板上，所述箱體挨著所述激光入射擴束鏡的位置依次設置有風扇接入口、加濕機接入口、氣溶膠發生器接入口、粒徑譜儀接入口和溫濕度計接入口，所述風扇、所述加濕機和所述氣溶膠發生器分別通過管道分別與的所述風扇接入口、所述加濕機接入口和所述氣溶膠發生器接入口連接，所述粒徑譜儀和所述溫濕度計的探頭通過所述粒徑譜儀接入口和所述溫濕度計接入口深入到所述實驗測試箱內部。

優選的，所述第一反射鏡鏡列包括第一反射鏡鏡架，安裝在所述第一反射鏡鏡架上的多片反射鏡陣列Ⅰ和用于固定所述反射鏡陣列Ⅰ的反射鏡壓板陣列Ⅰ，所述第一反射鏡鏡鏡架的一端對應所述聚光鏡的位置處安裝有出射反射鏡架，所述出射反射鏡架上安裝有出射反射鏡，并通過所述反射鏡壓板陣列Ⅰ固定，所述出射反射鏡用于將待測激光反射到所述聚光鏡上；所述第二反射鏡鏡列包括第二反射鏡鏡架，安裝在所述第二反射鏡鏡架的反射鏡陣列Ⅱ和用于固定所述反射鏡陣列Ⅱ的反射鏡壓板陣列Ⅱ；所述反射鏡陣列Ⅰ和所述反射鏡陣列Ⅱ都是由至少一片反射鏡組成，對應的所述反射鏡壓板陣列Ⅰ和所述反射鏡壓板陣列Ⅱ都是有至少一片反射鏡壓板組成。