双向校正共孔径收发的自适应光学激光通信光学终端制造技术

本发明专利技术公开了一种双向校正共孔径收发的自适应光学激光通信光学终端，该终端包括望远镜、自适应光学系统、激光耦合系统和激光发射系统；从目标传播过来的接收激光，沿着主光路传播，依次经过所述望远镜、被所述自适应光学系统校正后，最终进入所述激光耦合系统；从所述激光发射系统发出的出射激光，进入主光路后经过所述自适应光学系统、被校正后从所述望远镜发出。上述终端还可以包括精跟踪系统，位于所述望远镜和所述自适应光学系统之间，对经过主光路的激光进行倾斜误差的校正。本发明专利技术把激光发射系统置于自适应光学系统之后，可以实现对收发激光的同时校正，同时采用共孔径收发，提高了设备的利用效率，系统结构更加的紧凑。

Optical Terminal of Adaptive Optical Laser Communication with Bidirectional Correction Common Aperture Transceiver and Transceiver

The invention discloses an adaptive optical laser communication optical terminal for bidirectional correction of common aperture transceiver, which includes a telescope, an adaptive optical system, a laser coupling system and a laser transmitting system; the received laser propagating from the target travels along the main optical path, and then passes through the telescope and is corrected by the adaptive optical system, and finally enters the laser. Coupling system: The output laser from the laser transmitting system enters the main optical path, passes through the adaptive optical system, is corrected and emits from the telescope. The terminal can also include a precise tracking system between the telescope and the adaptive optical system to correct the tilt error of the laser passing through the main optical path. After the laser transmitting system is placed in the adaptive optical system, the laser receiving and receiving can be corrected simultaneously, and the common aperture transmitting and receiving can be adopted at the same time, which improves the utilization efficiency of the equipment and makes the system structure more compact.

【技术实现步骤摘要】
双向校正共孔径收发的自适应光学激光通信光学终端
本专利技术属于激光通信
，具体地为空间激光通信的终端设备，特别是涉及到一种双向校正共孔径收发的自适应光学激光通信光学终端。
技术介绍
自由空间激光通信是指采用激光束作为信息载体在自由空间进行的通信。激光通信具有通信速率高、抗干扰能力强、无需申请电磁牌照等优点，在军用和民用通信中具有广阔的前景。在空间激光通信链路中，经过大气的激光链路会受到大气湍流的影响，如星地激光通信链路等。人们通过引入自适应光学技术来克服大气湍流的扰动。目前，对于星地链路而言，自适应光学系统主要位于地面端，主要用于接收支路的波前畸变校正，克服大气湍流影响，以提高接收激光的光束质量，最终达到提高下行通信质量的目的。对于星地双向激光通信来说，上行的出射激光在出射时激光的光学质量较好，无需自适应光学的校正，但是经过大气通道后，最终达到卫星等目标时光学质量却变得很差，而卫星等目标上没有自适应光学系统对其进行校正，导致通信质量较差。而在卫星等目标上安装自适应光学系统成本昂贵，技术复杂。因此，对于双向的大气激光通信链路，存在接收和发射激光均被大气湍流影响的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种在同一个终端同时校正接收激光和发射激光的自适应光学激光通信光学终端，可以在对接收激光进行波前校正的同时，对发射激光进行预畸变校正，最终达到同时提高双向激光通信质量的效果。本专利技术提供了一种双向校正共孔径收发的自适应光学激光通信光学终端，包括望远镜、自适应光学系统、激光耦合系统和激光发射系统。从目标传播过来的接收激光，沿着主光路传播，依次经过所述望远镜、所述自适应光学系统后，最终进入所述激光耦合系统；从所述激光发射系统发出的出射激光，进入主光路后依次经过所述自适应光学系统、所述望远镜后发出。所述自适应光学系统包括波前校正器和波前探测器，所述波前校正器设置在主光路中，对经过主光路的激光进行波前校正。优选地，还包括精跟踪系统，位于所述望远镜和所述自适应光学系统之间；所述精跟踪系统包括精跟踪倾斜镜和倾斜误差探测系统，所述精跟踪倾斜镜设置在主光路中，对经过主光路的激光进行倾斜误差的校正。优选地，所述激光耦合系统可以是基于光纤终端或空间终端；对于光纤终端，包括耦合透镜和耦合光纤，所述耦合光纤可以是单模光纤或多模光纤；对于空间终端，包括耦合透镜和光电探测器；所述耦合光纤的光纤头或者所述光电探测器的靶面位于耦合透镜的焦点上。优选地，所述激光发射系统可以是基于光纤的或者空间的；对基于光纤的激光发射系统，包括出射光纤和准直透镜，所述出射光纤可以是多模的或者单模的。优选地，所述激光发射系统为信号激光发射系统或信标激光发射系统或同时包含信号激光发射系统和信标激光发射系统。优选地，所述激光发射系统还包括一块瞄准镜，位于所述准直透镜之后，用于调整发射激光的指向。优选地，所述的自适应光学系统还包括高精跟踪倾斜镜，所述高精跟踪倾斜镜设置在主光路中，利用所述波前探测器获得的倾斜误差来进行工作。优选地，在所述自适应光学系统上游还有一个调试光源，用于调试自适应光学系统。优选地，在所述波前探测器上游还有一个标定光源，用于标定波前探测器的零点位置。优选地，所述波前校正器为反射型或者透射型，分块镜面变形镜或者连续镜面变形镜，包括压电陶瓷变形镜、双压电陶瓷变形镜、电致伸缩变形镜、音圈电机变形镜、微机械薄膜变形镜、磁致伸缩变形镜、静电驱动薄膜变形镜、液晶波前调制器之一；所述波前探测器为微棱镜阵列哈特曼波前传感器、微透镜阵列哈特曼波前传感器、四棱锥波前传感器、曲率传感器、激光远场探测器、四象限光电探测器、光电二极管之一。与现有技术相比，本专利技术具有显著优点。把激光发射系统置于自适应光学之后，使得在没有额外增加软硬件的情况下，实现对收发激光的同时校正，不仅克服了大气湍流对接收激光的影响，还克服了大气湍流对发射激光的影响，免除在卫星等目标终端安置自适应光学系统的技术困难及昂贵成本。系统采用共孔径收发，提高了设备的利用效率，使得系统结构更加的紧凑，同时降低了成本。附图说明图1是本专利技术一实施例提供的一种双向校正共孔径收发的自适应光学激光通信光学终端示意图；图2是激光发射系统的一实施例结构示意图；图3是根据本专利技术另一实施例的双向校正共孔径收发的自适应光学激光通信光学终端示意图；图4是1550nm单模光纤的耦合效率在自适应光学系统校正前后随时间的变化情况；图5是1550nm单模光纤的耦合效率在自适应光学系统校正前后的累积概率分布情况。具体实施方式为使得本专利技术的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参照图1，图1为本专利技术实施例提供的一种双向校正共孔径收发的自适应光学激光通信光学终端的示意图，双向校正共孔径收发的自适应光学激光通信光学终端包括望远镜100、精跟踪系统101、自适应光学系统102、激光耦合系统103和激光发射系统。其中，精跟踪系统101是可选的。本实施例中的激光发射系统包含信号发射系统104和信标发射系统105。从目标传播过来的接收激光，经主光路传播，依次经过望远镜100、精跟踪系统101、自适应光学系统102后，最终进入激光耦合系统103。从激光发射系统发出的出射激光，进入主光路后依次经过自适应光学系统102、精跟踪系统101及望远镜100后发出。精跟踪系统101包括精跟踪倾斜镜1011和倾斜误差探测系统1012，精跟踪倾斜镜1011设置在主光路中，对经过主光路的激光进行倾斜误差的校正。自适应光学系统102包括波前校正器1021和波前探测器1022，波前校正器1021设置在主光路中，对经过主光路的激光进行波前校正。可选地，自适应光学系统102还包括高精跟踪倾斜镜1023，设置在主光路中，利用波前探测器1022获得的倾斜误差来进行工作，以进一步提高跟踪校正的精度。本实施例中的自适应光学系统102包括了波前校正器1021，波前探测器1022和高精跟踪倾斜镜1023。如图1所示，主光路中设置有望远镜100、精跟踪倾斜镜1011、第一分光镜2、第二分光镜3、第一反射镜4、第二反射镜5、高精跟踪倾斜镜1023、波前校正器1021、第一离轴抛物面反射镜6、第二离轴抛物面反射镜7、第三分光镜8、第五分光镜10，通过这些光学元件的透射/反射作用，接收激光从望远镜100进入到激光耦合系统103，出射信号激光从信号发射系统104发出后，经过第五分光镜10反射后进入到主光路，最终从望远镜100发出；出射信标激光从信标发射系统105发出后，经过第四分光镜9的反射，透过第三分光镜8进入主光路，最后从望远镜100发出。需要指出的是，图1所示的主光路仅仅是示意性的，本领域技术人员可以想到利用平面反射镜、曲面反射镜、棱镜、透镜、分光镜、波片、滤光片、偏振片等光束控制元件来不同地设置主光路。接收激光可以只含有接收信号激光或者只含有接收信标激光，或者接收信号激光和接收信标激光同时具备。本实施例选取两者同时具备，1550nm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双向校正共孔径收发的自适应光学激光通信光学终端，其特征在于：所述双向校正共孔径收发的自适应光学激光通信光学终端，包括望远镜、自适应光学系统、激光耦合系统和激光发射系统；从目标传播过来的接收激光，沿着主光路传播，依次经过所述望远镜、所述自适应光学系统后，最终进入所述激光耦合系统；从所述激光发射系统发出的出射激光，进入主光路后依次经过所述自适应光学系统、所述望远镜后发出；所述自适应光学系统，包括波前校正器和波前探测器，所述波前校正器设置在主光路中，对经过主光路的激光进行波前校正。

【技术特征摘要】
1.一种双向校正共孔径收发的自适应光学激光通信光学终端，其特征在于：所述双向校正共孔径收发的自适应光学激光通信光学终端，包括望远镜、自适应光学系统、激光耦合系统和激光发射系统；从目标传播过来的接收激光，沿着主光路传播，依次经过所述望远镜、所述自适应光学系统后，最终进入所述激光耦合系统；从所述激光发射系统发出的出射激光，进入主光路后依次经过所述自适应光学系统、所述望远镜后发出；所述自适应光学系统，包括波前校正器和波前探测器，所述波前校正器设置在主光路中，对经过主光路的激光进行波前校正。2.根据权利要求1所述的双向校正共孔径收发的自适应光学激光通信光学终端，其特征在于：还包括精跟踪系统，位于所述望远镜和所述自适应光学系统之间；所述精跟踪系统包括精跟踪倾斜镜和倾斜误差探测系统，所述精跟踪倾斜镜设置在主光路中，对经过主光路的激光进行倾斜误差的校正。3.根据权利要求1所述的双向校正共孔径收发的自适应光学激光通信光学终端，其特征在于：所述激光耦合系统可以是基于光纤终端或空间终端；对于光纤终端，包括耦合透镜和耦合光纤，所述耦合光纤可以是单模光纤或多模光纤；对于空间终端，包括耦合透镜和光电探测器；所述耦合光纤的光纤头或者所述光电探测器的靶面位于耦合透镜的焦点上。4.根据权利要求1所述的双向校正共孔径收发的自适应光学激光通信光学终端，其特征在于：所述激光发射系统可以是基于光纤的或者空间的；对基于光纤的激光发射系统，包括出射光纤和准直透镜，所述出射光纤可以是多模的或者单模的。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，芮道满，陈莫，兰斌，鲜浩，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51