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微反射镜阵列波前传感装置及方法制造方法及图纸

技术编号:15517597 阅读:266 留言:0更新日期:2017-06-04 08:08
本发明专利技术涉及一种微反射镜阵列波前传感装置及方法,属于光通信技术领域,其中装置包括微反射镜阵列、调节模块和探测模块,微反射镜阵列由2×2的倾斜镜组成,且2×2的倾斜镜位于光通信系统接收天线的光学焦面上,调节模块与2×2的倾斜镜连接,微反射镜阵列接收自由空间光通信中的激光载波信号光束,并将激光载波信号光束反射至探测模块;调节模块调节微反射镜阵列中的任意一块倾斜镜,将四分之三的激光载波信号光束反射至探测模块;探测模块根据接收到的四分之三的激光载波信号光束的光强计算激光载波信号光束的相位信息。上述装置能够提高波前传感的效率,且对光波闪烁不敏感,基于该装置的自适应光学系统可有效提高通信系统的效率和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
微反射镜阵列波前传感装置及方法
本专利技术涉及光通信
,特别是涉及一种微反射镜阵列波前传感装置及方法。
技术介绍
自由空间光通信是一种利用光波作为载波信号,在自由空间中实现图像、语音、视频等信息的传输的无线通信方式,由于其频带宽、速率高、安全性强、结构轻巧、架设方便,满足了现代社会对无线通信高速率的迫切需求,因而得到了广泛重视。自由空间光通信在星际通信、星地通信、近地通信以及机载通信方面发挥着巨大的作用,然而,自由空间光通信的发展受到了大气湍流效应的制约。激光载波信号在大气信道传播的过程中,大气湍流效应导致激光载波信号的相位和振幅在时间和空间上发生了随机抖动,降低了自由空间光通信系统的耦合效率并提高了误码率,降低了自由空间光通信的通信质量。自适应光学技术将光学、电子学和微机械有机融合,能够有效抑制大气湍流引起的光束倾斜和波前畸变,实时探测波前畸变并进行校正,是目前克服大气湍流效应的有效方法之一,被广泛应用于深空探测、医学影像等领域。在自由空间光通信系统中,自适应光学技术主要基于波前传感装置、波前校正装置和波前控制装置实现相位畸变的实时补偿,从而有效抑制大气湍流对通信性能的影响,其中,波前传感装置是自适应光学技术的核心,但目前的波前传感装置往往存在运算时间长、实时性差以及对激光闪烁效应敏感等问题,导致传感效率降低。
技术实现思路
基于此,有必要针对现有的波前传感装置存在的运算时间长、实时性差以及对激光闪烁效应敏感,导致传感效率降低的问题,提供一种微反射镜阵列波前传感装置及方法。为解决上述技术问题,本专利技术采取如下的技术方案:一种微反射镜阵列波前传感装置,所述装置包括微反射镜阵列、调节模块和探测模块,所述微反射镜阵列由2×2的倾斜镜组成,且所述2×2的倾斜镜位于光通信系统接收天线的光学焦面上,所述调节模块与所述2×2的倾斜镜连接,所述微反射镜阵列接收自由空间光通信中的激光载波信号光束,并将所述激光载波信号光束反射至所述探测模块;所述调节模块调节所述微反射镜阵列中的任意一块倾斜镜,将四分之三的所述激光载波信号光束反射至所述探测模块;所述探测模块根据接收到的四分之三的激光载波信号光束的光强计算所述激光载波信号光束的相位信息。相应地,本专利技术还提出一种微反射镜阵列波前传感方法,所述方法包括以下步骤:微反射镜阵列接收自由空间光通信中的激光载波信号光束,并将所述激光载波信号光束反射至探测模块,所述微反射镜阵列由2×2的倾斜镜组成,且所述2×2的倾斜镜位于光通信系统接收天线的光学焦面上;调节所述微反射镜阵列中的任意一块倾斜镜,将四分之三的所述激光载波信号光束反射至探测模块;所述探测模块根据接收到的四分之三的所述激光载波信号光束的光强计算所述激光载波信号光束的相位信息。上述微反射镜阵列波前传感装置及方法通过对自由空间光通信中的激光载波信号进行顺序操作,探测模块只需要一个光瞳图像就可以实现波前传感,减小了波前传感的延时,且对于光波闪烁不敏感,尤其对于自由空间光通信系统而言,上述波前传感装置及方法的传感效率相比于传统波前传感方法的传感效率更高。基于上述传感方法或装置的自适应光学系统可有效提高通信系统的可靠性,使得基于自适应光学的光学通信系统更加适用于远距离无线通信和机载无线通信等
,为推进自适应光学在自由空间光通信中的应用奠定了基础。附图说明图1为本专利技术微反射镜阵列波前传感装置的结构示意图;图2为本专利技术微反射镜阵列波前传感方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合附图及较佳实施例对本专利技术的技术方案进行详细描述。在其中一个实施例中,一种微反射镜阵列波前传感装置,如图1所示,该装置包括微反射镜阵列100、调节模块200和探测模块300,微反射镜阵列100由2×2的倾斜镜组成且2×2的倾斜镜位于光通信系统接收天线的光学焦面上,微反射镜阵列100接收自由空间光通信中的激光载波信号光束1,并将激光载波信号光束1反射至探测模块300;调节模块200与2×2的倾斜镜连接,用于控制倾斜镜的倾斜角度,调节模块200调节微反射镜阵列100中的任意一块倾斜镜2,将四分之三的激光载波信号光束1反射至探测模块300;探测模块300根据接收到的四分之三的激光载波信号光束1的光强计算激光载波信号光束1的相位信息。图2中的激光载波信号光束3为倾斜镜2反射的部分激光载波信号光束,在计算相位信息时,忽略该激光载波信号光束的强度。具体地,在本实施例中,微反射镜阵列100包括4个倾斜镜,且倾斜镜以2×2的方式进行组合,其中倾斜镜是指能够在外部电压控制下实现一定倾斜角度的光学设备,同时,微反射镜阵列100位于光通信系统接收天线的光学焦面上,从而能够接收自由空间光通信中的激光载波信号光束1。微反射镜阵列100接收自由空间光通信中的激光载波信号光束1后,调节模块200调节微反射镜阵列100中的任意一块倾斜镜(如附图1所示,调节倾斜镜2),使其它三块倾斜镜接收到的四分之三的激光载波信号光束反射至探测模块300,供探测模块300进行分析,并忽略所调节的倾斜镜2所反射的激光载波信号光束3。最后,探测模块300根据接收到的四分之三的激光载波信号光束的光强计算激光载波信号光束1的相位信息,从而达到波前传感的目的。本实施例中的探测模块300可以利用相机作为探测平面,接收微反射镜阵列100反射的四分之三的激光载波信号光束并分析光强的相对大小,探测模块300由探测平面接收到的激光载波信号光束计算激光载波信号光束的相位信息,每次得到的x方向和y方向的信号强度可以通过公式(1)和公式(2)计算:其中,Sx(x,y)和Sy(x,y)为每次运算得到的不同方向的光强,Isn(x,y)为(x,y)位置的光强,n=1,2,3,4。探测模块300根据计算得到的光强重构激光载波信号光束的相位信息,重构激光载波信号光束的波前,实现波前传感。本专利技术微反射镜阵列波前传感装置中的探测模块只需要一个光瞳图像就可以实现波前传感,减小了波前传感的延时,且对于光波闪烁不敏感,尤其对于自由空间光通信系统而言,上述波前传感装置的传感效率相比于传统波前传感装置的传感效率更高。基于上述微反射镜阵列波前传感装置的自适应光学系统可有效提高通信系统的可靠性,使得基于自适应光学的光学通信系统更加适用于远距离无线通信和机载无线通信等
,为推进自适应光学在自由空间光通信中的应用奠定了基础。作为一种具体的实施方式,2×2的倾斜镜可以利用2×2的高速压电偏转镜实现,例如利用哈尔滨芯明天科技有限公司生产的P32系列压电偏转镜作为本实施方式中的倾斜镜,由于该系列压电偏转镜的响应时间为毫秒级且结构内置性能可靠,因此可以保证波前传感的实时性和可靠性。由于一般的倾斜镜并不携带控制系统,因此对于倾斜镜的调节控制可以利用与其连接的计算机实现,即可以以计算机作为调节模块来实现对倾斜镜的调节和控制。作为一种具体的实施方式,探测模块包括依次连接的信号强度计算子模块、局部倾斜计算子模块和波前重构子模块,信号强度计算子模块根据接收到的四分之三的激光载波信号光束的光强计算x方向的信号强度和y方向的信号强度;局部倾斜计算子模块根据x方向的信号强度和y方向的信号强度计算激光载波信号光束的局部倾斜;波前重构子模块根据激光载波信号光束的局部倾斜重构激光载波本文档来自技高网
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微反射镜阵列波前传感装置及方法

【技术保护点】
一种微反射镜阵列波前传感装置,其特征在于,包括微反射镜阵列、调节模块和探测模块,所述微反射镜阵列由2×2的倾斜镜组成,且所述2×2的倾斜镜位于光通信系统接收天线的光学焦面上,所述调节模块与所述2×2的倾斜镜连接,所述微反射镜阵列接收自由空间光通信中的激光载波信号光束,并将所述激光载波信号光束反射至所述探测模块;所述调节模块调节所述微反射镜阵列中的任意一块倾斜镜,将四分之三的所述激光载波信号光束反射至所述探测模块;所述探测模块根据接收到的四分之三的激光载波信号光束的光强计算所述激光载波信号光束的相位信息。

【技术特征摘要】
1.一种微反射镜阵列波前传感装置,其特征在于,包括微反射镜阵列、调节模块和探测模块,所述微反射镜阵列由2×2的倾斜镜组成,且所述2×2的倾斜镜位于光通信系统接收天线的光学焦面上,所述调节模块与所述2×2的倾斜镜连接,所述微反射镜阵列接收自由空间光通信中的激光载波信号光束,并将所述激光载波信号光束反射至所述探测模块;所述调节模块调节所述微反射镜阵列中的任意一块倾斜镜,将四分之三的所述激光载波信号光束反射至所述探测模块;所述探测模块根据接收到的四分之三的激光载波信号光束的光强计算所述激光载波信号光束的相位信息。2.根据权利要求1所述的微反射镜阵列波前传感装置,其特征在于,所述探测模块包括依次连接的信号强度计算子模块、局部倾斜计算子模块和波前重构子模块,所述信号强度计算子模块根据接收到的四分之三的激光载波信号光束的光强计算x方向的信号强度和y方向的信号强度;所述局部倾斜计算子模块根据所述x方向的信号强度和所述y方向的信号强度计算所述激光载波信号光束的局部倾斜;所述波前重构子模块根据所述激光载波信号光束的局部倾斜重构所述激光载波信号光束的波前,获得所述激光载波信号光束的相位信息。3.根据权利要求1或2所述的微反射镜阵列波前传感装置,其特征在于,所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘维黄大年姚凯男于平于显利曹景太吕耀文肖丽孙煦刘佳琳
申请(专利权)人:吉林大学
类型:发明
国别省市:吉林,22

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