[發明專利]一種基于雙包層光纖的變發散角裝置

在審

• 申請號: 202111654908.0
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114236697A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 喬晟;周輝
• 申請（專利權）人: 上海國科航星量子科技有限公司
• 主分類號: G02B6/35
• 分類號: G02B6/35;G02B6/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種基于雙包層光纖的變發散角裝置，包括：切換模塊，兩端包括輸入端焦面和輸出端焦面，切換模塊能夠控制光束匯聚點在輸出端焦面上運動；輸入光纖，包括輸入光纖輸入端和輸入光纖輸出端，其中，輸入光纖輸入端用于連接光源，輸入光纖輸出端放置在所述輸入端焦面上；輸出光纖，輸出光纖包括輸出光纖輸入端和輸出光纖輸出端，輸出光纖輸入端放置在輸出端焦面上，輸出光纖輸出端通向自由空間，該輸出光纖是雙包層光纖。本發明提出的變發散角裝置，能通過切換模塊控制光束耦合進入輸出光纖時在光纖端面上的位置，從而控制光束在輸出光線的纖芯或內包層傳輸，實現光束變發散角輸出。

技術領域

本發明涉及激光通信領域，尤其涉及一種基于雙包層光纖的變發散角裝置。

背景技術

自由空間光通信（Free Space Optical Communication，FSO）是光通信的一種。區別于光波導通信，自由空間光通信能夠擺脫光纖限制，能夠在更全面的場景應用，例如衛星與地面或者衛星與衛星直接通信；基于激光優秀的方向性，能夠極大提高通信的保密性；同時也可以免去長距離鋪設光纖線路，節省巨大的人力物力成本。

自由空間光通信首先要解決的問題是遠距離窄光束通信時——尤其是衛星與地面或者衛星與地面通信——如何快速捕獲對方終端并穩定跟蹤瞄準。習慣上將接收端確定光束到達方向的過程稱為捕獲，發射端對準到正確方向的過程稱為瞄準，在通信期間保持捕獲和瞄準的過程稱為跟蹤。

在有限的光功率下，由發射端發出的信號光通常要求發散角盡可能小，以確保經過遠距離傳輸衰減后接收端接收到的信號光光功率足夠強且足夠穩定。然而，發散角太小會給捕獲帶來很大麻煩，一般的解決方案是在信號光系統之外附加一個與信號光同軸的、發散角較大的信標光系統。信標光系統不僅給系統集成帶來額外的困難和風險，還會增加終端體積和質量。傳統的信標光方案無法滿足衛星載荷日益高漲的輕量化要求。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決上述相關技術問題之一。為此，本發明的第一個目的在于提出一種基于雙包層光纖的變發散角裝置，可以在不改變光源的情況下改變輸出光束的發散角。

為達到上述目的，本發明第一方面實施例提出了一種基于雙包層光纖的變發散角裝置，包括：切換模塊，所述切換模塊兩端包括輸入端焦面和輸出端焦面，所述切換模塊能夠控制光束匯聚點在輸出端焦面上運動；輸入光纖，所述輸入光纖包括輸入光纖輸入端和輸入光纖輸出端，其中，所述輸入光纖輸入端用于連接光源，所述輸入光纖輸出端放置在所述輸入端焦面上；輸出光纖，所述輸出光纖包括輸出光纖輸入端和輸出光纖輸出端，所述輸出光纖輸入端放置在所述輸出端焦面上，所述輸出光纖輸出端通向自由空間，所述輸出光纖是雙包層光纖。

本發明上述實施例提出的變發散角裝置，能夠控制光束在輸出光線的纖芯或內包層傳輸，從而改變光束的發散角。

進一步的，根據本發明的一個實施例，所述切換模塊包括輸入端組件，所述輸入端組件的焦點與所述輸入光纖輸出端纖芯重合；輸出端組件，所述輸出端組件的焦點位于所述輸出端焦面上，且所述輸出端組件的焦點位于輸出光纖輸入端的內包層范圍內；切換組件，所述切換組件能夠控制光束經過所述輸出端組件后的匯聚點在輸出光纖輸入端的纖芯與內包層之間切換。

進一步的，根據本發明的一個實施例，所述輸入端組件和所述輸出端組件均是凸透鏡，并且所述輸入端組件與所述輸出端組件共光軸放置。

進一步的，根據本發明的一個實施例，所述切換組件包括：MEMS反射鏡，所述MEMS反射鏡與所述輸入端組件和所述輸出端組件共光軸放置，所述MEMS反射鏡控制光束經過所述輸出端組件后匯聚在所述輸出光纖的纖芯或者內包層，并且能夠控制光束匯聚點在所述輸出光纖的纖芯或者內包層之間移動。