[發(fā)明專利]一種共接收光路無線激光通信組網(wǎng)天線

有效

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• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112543059B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設計）人: 孟立新;劉智;張立中;白楊楊;姜會林
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H04B10/2575
• 分類號: H04B10/2575;H04B10/50;H04B10/516;H04B10/60;G02B26/08;G02B27/09
• 代理公司: 北京中理通專利代理事務所(普通合伙) 11633
• 代理人: 劉慧宇

本發(fā)明一種共接收光路無線激光通信組網(wǎng)天線，用于自由空間激光通信組網(wǎng)，涉及激光通信技術領域。該天線包括跟蹤瞄準單元、激光發(fā)射單元、共用接收光學單元和通信與探測單元；跟蹤瞄準單元包括粗跟蹤機構、縮束鏡、振鏡、分光片、發(fā)射整形鏡和聚光鏡；激光發(fā)射單元包括激光器、光開關、調(diào)制器和光纖；共用接收光學單元包括旋轉拋物面鏡和主接收鏡，所述通信與探測單元包括分光片、窄帶濾光片、能量分光片、接收鏡、通信探測器、接收鏡和位置探測器。本發(fā)明通過共用光學單元將多個跟蹤瞄準單元和通信與探測單元連接，根據(jù)通信目標的空間位置和通信波長，靈活匹配跟蹤瞄準單元和通信與探測單元，實現(xiàn)同多個目標同時通信。

技術領域

本發(fā)明是一種共接收光路無線激光通信組網(wǎng)天線，用于自由空間激光通信組網(wǎng)，涉及激光通信技術領域。

背景技術

無線激光通信經(jīng)過近幾十年的理論研究、仿真模擬、關鍵技術攻關、原理樣機研制、地面演示和多個鏈路的在軌試驗研究，其速率由初期演示驗證的Kbps 量級發(fā)展到目前的Gbps量級，日益體現(xiàn)出無線激光通信在高速信息傳輸中的優(yōu)勢。但是從實用的角度來看，無線激光通信組網(wǎng)更具有應用前景，研究意義更大。

針對無線激光通信組網(wǎng)技術，已經(jīng)有很多機構開展了相關研究，也提出來一些組網(wǎng)用光學天線方案，例如采用折反光學系統(tǒng)的多點接收方案、光纖陣列耦合與焦面擴大接收視場方案、多反射鏡拼接光學天線方案和多個光端機復合方案等。上述方案在一定程度上具備一點對多點同時激光通信的能力，但是也都存在缺點，其中基于折反光學系統(tǒng)的多點接收方案存在視場較小、雜散光嚴重、系統(tǒng)收發(fā)器件排布難等缺點；光纖陣列耦合與焦面擴大接收視場方案存在視場小、APT跟蹤難實現(xiàn)等缺點；多反射鏡拼接天線機構具有體積緊湊、調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點，但是存在主光學單元尺寸大、單片反射鏡能量利用率低、擴展性差等缺點；多個光端機復合方案結構簡單，但是系統(tǒng)分散，集成度低，跟瞄單元與通信與探測單元必須一一對應。因此現(xiàn)有技術中亟需一種新的方案來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述問題，提出一種共接收光路無線激光通信組網(wǎng)天線,包括：跟蹤瞄準單元、激光發(fā)射單元、共用接收光學單元和通信與探測單元；

所述跟蹤瞄準單元，包括粗跟蹤機構、縮束鏡、振鏡、分光片、發(fā)射整形鏡和聚光鏡；

所述粗跟蹤機構包括方位軸系、俯仰軸系和反射鏡，所述俯仰軸系正交安裝在所述方位軸系上，所述反射鏡安裝在所述俯仰軸系上，所述反射鏡的法線與所述俯仰軸系軸線垂直，所述粗跟蹤機構通過所述方位軸系及所述俯仰軸系的旋轉運動帶動所述反射鏡實現(xiàn)光束粗指向；

所述縮束鏡安裝在所述粗跟蹤機構下方，所述縮束鏡的光軸與所述方位軸系的軸線重合，所述縮束鏡通過對光束的縮放實現(xiàn)所述反射鏡與所述振鏡鏡面尺寸匹配；

所述振鏡安裝在所述縮束鏡后，且與所述縮束鏡的光軸在同一平面內(nèi)成 45°角，所述振鏡用于實現(xiàn)光軸精密指向；

所述分光片安裝在所述振鏡后，所述分光片的法線與所述縮束鏡光軸共面且與所述振鏡軸線垂直；

所述發(fā)射整形鏡的光軸與所述聚光鏡的光軸垂直且焦點位于所述分光片中心，所述發(fā)射整形鏡、所述聚光鏡的光軸與所述縮束鏡的光軸在同一平面內(nèi)，所述發(fā)射整形鏡的光軸平行于所述縮束鏡的光軸，所述聚光鏡安裝在所述分光片后；所述跟蹤瞄準單元用于跟蹤通信目標的發(fā)射光；

所述激光發(fā)射單元，包括激光器、光開關、調(diào)制器和光纖；

所述激光器通過光纖與所述光開關的輸入端連接，所述光開關的輸出端通過光纖與所述調(diào)制器連接，所述調(diào)制器通過光纖與所述發(fā)射整形鏡連接；

所述光纖的端面位于所述發(fā)射整形鏡的焦點；所述光開關用于控制光通斷；

所述共用接收光學單元包括旋轉拋物面鏡和主接收鏡，

所述主接收鏡與所述旋轉拋物面鏡同軸，且位于所述旋轉拋物面鏡開口的反方向；