【技术实现步骤摘要】
一种无机械结构的光束漂移补偿装置及其实现方法
本专利技术属于光通信和大气光学领域，特别是涉及一种无机械结构的光束漂移补偿装置及其实现方法。
技术介绍
大气湍流会对信道传输的光束造成衰减(散射、吸收、空间衰减等)和折射率扰动(随机相位扰动、光束漂移等)两大类影响。其中光束漂移表现为信号光束中心不能时刻与接收探测器对准，导致低耦合效率、接收功率抖动。传统解决光束漂移问题的方案依赖APT(瞄准、捕获和跟踪)系统，其原理为：由QD(象限探测器)获取光束位置后，由产生机械位移的装置(云台、微机电系统等)驱动接收探测器、光学元件等运动，实现光束对准。可简单概括为，要么通过调整光路实现入射光束偏转，要么通过调整接收机位置和姿态实现接收机对准。但上述方案需要复杂的光机设计和算法支持，同时补偿速度、精度和使用寿命都会受到制约。(参见：YagizKaymaketal.,IEEECommunicationsSurveys&Tutorials,20(2018):1104)。基于液晶光调制技术的空间光调制器(SLM)是一类能对...
【技术保护点】
1.一种无机械结构的光束漂移补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、信标光和信号光经过光合束元器件实现共轴合束，在相同路径上传输；/n步骤二、信标光和信号光共同到达第一空间光调制器，第一空间光调制器加载相位全息图和闪耀光栅全息图，第一空间光调制器调制信标光生成花瓣状并沿角向分布的探针结构光，第一空间光调制器对信号光进行反射；/n步骤三、分离的信号光入射第二空间光调制器被其解调，第二空间光调制器也加载有相位全息图和闪耀光栅全息图，解调后的信号光经第一滤光片滤除背景光由信号接收单元处理；/n步骤四、信标光被调制成探针结构光后经过第二滤光片滤除背景光，由CCD相机采集其强度分布。/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种无机械结构的光束漂移补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、信标光和信号光经过光合束元器件实现共轴合束，在相同路径上传输；
步骤二、信标光和信号光共同到达第一空间光调制器，第一空间光调制器加载相位全息图和闪耀光栅全息图，第一空间光调制器调制信标光生成花瓣状并沿角向分布的探针结构光，第一空间光调制器对信号光进行反射；
步骤三、分离的信号光入射第二空间光调制器被其解调，第二空间光调制器也加载有相位全息图和闪耀光栅全息图，解调后的信号光经第一滤光片滤除背景光由信号接收单元处理；
步骤四、信标光被调制成探针结构光后经过第二滤光片滤除背景光，由CCD相机采集其强度分布。
2.如权利要求1所述的无机械结构的光束漂移补偿方法，其特征在于，还包括补偿实现方法如下：
步骤五、CCD相机上探针结构光光强分布是否均匀，如果不均匀，则转到步骤六；
步骤六、CCD相机将探针结构光的强度信息输入计算机，计算机根据强度信息计算补偿坐标B(M，N)，控制并同步调谐第一空间光调制器和第二空间光调制器上加载的相位全息图中心位置坐标变为B(M，N)，记其光束漂移量在第一空间光调制器上以B为坐标原点平均划分q个区域，q＝4n，n＝1，2，3...，其中相邻区域相位差为π，在相位全息图上表现的灰度值为0和128；
步骤七、获得光束漂移量Δd后，计算机同时改变闪耀光栅全息图周期实现光束偏转，根据闪耀光栅方程可知，对于像元d′的第一空间光调制器和第二空间光调制器，其最大偏转角θmax＝arcsin(λ/2d′)，第一空间光调制器到CCD相机的垂直探测距离为Δh，在B(M，N)将生成的光束偏转至CCD相机，根据几何关系可得补偿偏转角近似表示为θ2＝arctan(Δd/Δh+tan(θ1))，由于上式变量均可获得，因此可由计算机快速控制第一空间光调制器和第二空间光调制器中闪耀光栅全息图的周期完成光束偏转；
步骤八、当CCD相机拍摄到探针结构光q瓣光强均等分布且位于视野正中央时，证明此时信号光漂移补偿完成，信号光可被第二空间光调制器较好解调。
3.如权利要求1所述的无机械结构的光束漂移补偿方法，其特征在于，所述第一空间光调制器产生花瓣数为q的探针结构光，q＝4n，n＝1，2，3...。
4.如权利要求1所述的无机械结构的光束漂移补偿方法，其特征在于，所述光合束元器件为二向色镜。
5.如权利要求1所述的无机械结构的光束漂移补偿方法，其特征在于，所述光合束元器件为合束器。
6.如权利要求5所述的无机械结构的光束漂移补偿方法，其特征在于，所述合束器也可以为偏振合束器。
技术研发人员：刘波，常琨，李昌瑾，刘海锋，刘艳格，王志，张昊，闫宝罗，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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