空间激光通信终端中继光路装配检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种空间激光通信终端中继光路装配检测装置及检测方法，解决了空间激光通信终端中继光路在装配过程中的光学性能测试问题。该空间激光通信终端中继光路装配检测装置包括光源、光纤、起偏器、偏振分光镜、探测器、准直镜、可调光阑、检测1/4波片、五维调整台、切换平台、偏振分析仪和功率计；光纤、起偏器、偏振分光镜依次设置在光源的出射光路上；准直镜、检测1/4波片、五维调整台和切换平台依次设置在偏振分光镜的透射光路上，探测器设置在偏振分光镜的反射光路上；可调光阑设置在准直镜的出光口，用于实现准直镜出射光口径的调节；偏振分析仪和功率计设置在切换平台上，切换平台用于实现偏振分析仪和功率计的位置转换。

【技术实现步骤摘要】
空间激光通信终端中继光路装配检测装置及检测方法
本专利技术属于光学检测领域，具体涉及一种空间激光通信终端中继光路装配检测装置及方法。
技术介绍
与传统微波空间通信方式相比，空间激光通信具有宽带、高速、抗截获和抗干扰能力强、轻小型等突出特点，非常适合于空地、空空、星地、星际以及深空链路之间的信息传输。随着空间遥感技术的发展，空间相机的分辨率、光谱仪器的空间和光谱分辨率都在大幅度提高，大量空间探测数据需要实时传送到地面，供给技术人员和专家分析、提炼，实现空间仪器的应用价值。目前卫星上常用的微波带宽约为百兆级别，已接近微波通信的理论极限。随着5.65G/s空间激光通信终端的成功实验，几十吉比特率空间激光通信终端也正处于研究和规划中，这些都充分证明了激光通信实际应用中的优势，所以以激光作为媒质进行通信可以很好的解决通信带宽瓶颈问题。中国专利201310446484.8公开了一种适用于遥感卫星激光星地通信链路测试系统，包括地面终端模拟系统、信号解调处理系统和数据显示终端，主要满足卫星在总装厂和大型环境试验状态下的功能和性能测试，能够完成上下行链路光信号传输误码率测试、数据率测试和光能测量，能够完成发射波长和发射功率的测试。中国专利201410708261.9公开了一种空间激光通信地面测试模拟平台，能够实现两个通信端机近距离进行多种参数直接对准性能的端机级系统测试，模拟影响空间激光通信性能的多种外界因素。中国专利201410708299.6公开了一种空间激光通信端机级系统测试方法，该方法实现空间激光通信端机级的系统测试，包括跟瞄特性、捕获特性、通信特性等。中国专利201410708285.4公开了一种多功能空间激光通信地面测试系统及静态参数测试的方法，该测试系统包括空间激光通信的动态参数测试模拟平台和静态参数测量设备，通过一片平面反射镜改变静态参数或是动态参数的测试，其中静态参数包括超前瞄准误差、远场分布、光功率和静态指向误差。但是，上述申请都是针对空间激光通信系统指标的测试装置，缺乏对空间激光通信终端中继光路装配过程的性能测试，空间激光通信终端中继光路装配过程的性能指标包括发散角和偏振损耗，同时，若对每一个装配过程的关键指标进行测试，则均需搭建独立的发散角试验光路和偏振损耗试验光路，测试效率低下。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有缺乏对空间激光通信终端中继光路装配过程的性能测试装置以及测试效率低下的问题，提供了一种空间激光通信终端中继光路装配检测装置及检测方法，解决了空间激光通信终端中继光路在装配过程中的光学性能测试问题。为实现以上专利技术目的，本专利技术的技术方案是：一种空间激光通信终端中继光路装配检测装置，包括光源、光纤、起偏器、偏振分光镜、探测器、准直镜、可调光阑、检测1/4波片、五维调整台、切换平台、偏振分析仪和功率计；所述光纤、起偏器、偏振分光镜依次设置在光源的出射光路上；所述准直镜、检测1/4波片、五维调整台和切换平台依次设置在偏振分光镜的透射光路上，所述探测器设置在偏振分光镜的反射光路上；所述五维调整台用于调整空间激光通信终端中继光路的位置；所述可调光阑设置在准直镜的出光口，用于实现准直镜出射光口径的调节；所述偏振分析仪和功率计设置在切换平台上，切换平台用于实现偏振分析仪和功率计的位置转换。进一步地，所述光纤的一端与光源连接，另一端与光纤法兰连接，所述光纤法兰位于准直镜的焦平面位置，所述光纤的出射端面位于准直镜的焦点位置。进一步地，所述切换平台为转盘或平移台。进一步地，所述光源为光纤激光器，波长为空间激光通信终端中继光路的工作波长，所述光纤为单模光纤或多模光纤。进一步地，所述探测器为CCD或CMOS。进一步地，所述光纤、起偏器、偏振分光镜和检测1/4波片的工作波长为空间激光通信终端中继光路的工作波长；所述探测器、偏振分析仪和功率计的波长范围覆盖空间激光通信终端中继光路的工作波长。进一步地，所述探测器的单位像元尺寸为20μm，光谱响应范围为0.3μm～1.8μm。进一步地，所述准直镜的焦距选取为300mm，出瞳尺寸为100mm，光学元件全部为反射镜，工作波长范围为0.3μm～1.8μm。本专利技术提供一种基于上述空间激光通信终端中继光路装配检测装置的检测方法，包括以下步骤：步骤一、转换切换平台，将功率计转至五维调整台一侧；步骤二、光源工作，光源的出射光经过光纤、起偏器后入射至偏振分光镜，经偏振分光镜透射后进入准直镜，出射平行光束，调整可调光阑，使可调光阑的口径小于被测空间激光通信终端中继光路出瞳；步骤三、功率计记录偏振光的功率，转动起偏器，使偏振光功率最大；步骤四、将被测空间激光通信终端中继光路放置在五维调整台上，所述被测空间激光通信终端中继光路包括光学镜头和被测1/4波片；步骤五、转换切换平台，将偏振分析仪转至五维调整台一侧；步骤六、转动被测1/4波片，获取多个偏振分析仪斯托克斯参量的S3分量，选取最接近1或-1的S3分量，此时，该S3分量对应的角度即为被测1/4波片的安装角度，记录此时的S3分量，则空间激光通信终端中继光路的偏振损耗为(1-S3)×100％。同时，本专利技术还提供一种基于上述空间激光通信终端中继光路装配检测装置的检测方法，包括以下步骤：步骤一、将被测空间激光通信终端中继光路放置在五维调整台上，所述被测空间激光通信终端中继光路包括相连接的光学镜头和被测光纤；步骤二、将检测光纤激光器与被测光纤连接；步骤三、检测光纤激光器工作，调整五维调整台，使被测空间激光通信终端中继光路的光轴与检测光纤激光器出射光束的光轴重合；步骤四、调整可调光阑，使得可调光阑口径大于被测空间激光通信终端中继光路的出瞳直径；步骤五、检测光纤激光器发出的光束经过被测光纤进入光学镜头，光学镜头出射的光经过检测1/4波片、可调光阑和准直镜，被偏振分光镜反射进入探测器，记录探测器上的光斑；步骤六、调节被测光纤的安装位置和姿态，使得探测器上的光斑强度均匀分布且尺寸最小；步骤七、计算出射光斑的直径Dx和Dy；7.1)找到光斑图像中灰度值最大的像元坐标(xi，yi)；7.2)提取xi行全部像元的灰度值，从xi向两侧搜索，找到灰度值与灰度最大值1/e2最接近的两个像元所在位置，计算左右两个像元之间的间隔Nx，则出射光斑x方向的直径Dx为Dx＝Nxd式中：d为探测器像元尺寸，单位mm；7.3)提取yi列全部像元的灰度值，从yi向两侧搜索，找到灰度值与灰度最大值1/e2最接近的两个像元所在位置，计算左右两个像元之间的间隔Ny，则出射光斑y方向直径Dy为：Dy＝Nyd步骤八、计算光束发散角θ；式中：f′为准直镜的标定焦距，单位：mm。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果为：1.本专利技术提供一种空间激光通信终端中继光路装配检测装置及检测方法，可确定中继光路的被测光纤端面安装位置以及被测1/4波片的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间激光通信终端中继光路装配检测装置，其特征在于：包括光源(101)、光纤(102)、起偏器(104)、偏振分光镜(105)、探测器(106)、准直镜(107)、可调光阑(108)、检测1/4波片(109)、五维调整台(110)、切换平台(114)、偏振分析仪(112)和功率计(113)；/n所述光纤(102)、起偏器(104)、偏振分光镜(105)依次设置在光源(101)的出射光路上；/n所述准直镜(107)、检测1/4波片(109)、五维调整台(110)和切换平台(114)依次设置在偏振分光镜(105)的透射光路上，所述探测器(106)设置在偏振分光镜(105)的反射光路上，所述五维调整台(110)用于调整空间激光通信终端中继光路(111)的位置；/n所述可调光阑(108)设置在准直镜(107)的出光口，用于实现准直镜(107)出射光口径的调节；/n所述偏振分析仪(112)和功率计(113)设置在切换平台(114)上，切换平台(114)用于实现偏振分析仪(112)和功率计(113)的位置转换。/n

【技术特征摘要】
1.一种空间激光通信终端中继光路装配检测装置，其特征在于：包括光源(101)、光纤(102)、起偏器(104)、偏振分光镜(105)、探测器(106)、准直镜(107)、可调光阑(108)、检测1/4波片(109)、五维调整台(110)、切换平台(114)、偏振分析仪(112)和功率计(113)；
所述光纤(102)、起偏器(104)、偏振分光镜(105)依次设置在光源(101)的出射光路上；
所述准直镜(107)、检测1/4波片(109)、五维调整台(110)和切换平台(114)依次设置在偏振分光镜(105)的透射光路上，所述探测器(106)设置在偏振分光镜(105)的反射光路上，所述五维调整台(110)用于调整空间激光通信终端中继光路(111)的位置；
所述可调光阑(108)设置在准直镜(107)的出光口，用于实现准直镜(107)出射光口径的调节；
所述偏振分析仪(112)和功率计(113)设置在切换平台(114)上，切换平台(114)用于实现偏振分析仪(112)和功率计(113)的位置转换。


2.根据权利要求1中所述的空间激光通信终端中继光路装配检测装置，其特征在于：所述光纤(102)的一端与光源(101)连接，另一端与光纤法兰(103)连接，所述光纤法兰(103)位于准直镜(107)的焦平面位置，所述光纤(102)的出射端面位于准直镜(107)的焦点位置。


3.根据权利要求2所述的空间激光通信终端中继光路装配检测装置，其特征在于：所述切换平台(114)为转盘或平移台。


4.根据权利要求1或2或3所述的空间激光通信终端中继光路装配检测装置，其特征在于：所述光源(101)为光纤激光器，波长为空间激光通信终端中继光路(111)的工作波长，所述光纤(102)为单模光纤或多模光纤。


5.根据权利要求4所述的空间激光通信终端中继光路装配检测装置，其特征在于：所述探测器(106)为CCD或CMOS。


6.根据权利要求5所述的空间激光通信终端中继光路装配检测装置，其特征在于：所述光纤(102)、起偏器(104)、偏振分光镜(105)和检测1/4波片(109)的工作波长为空间激光通信终端中继光路(111)的工作波长；所述探测器(106)、偏振分析仪(112)和功率计(113)的波长范围覆盖空间激光通信终端中继光路(111)的工作波长。


7.根据权利要求6所述的空间激光通信终端中继光路装配检测装置，其特征在于：所述探测器(106)的单位像元尺寸为20μm，光谱响应范围为0.3μm～1.8μm。


8.根据权利要求7所述的空间激光通信终端中继光路装配检测装置，其特征在于：所述准直镜(107)的焦距为300m...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晶，周艳，赵建科，薛勋，刘锴，王争锋，张洁，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61