本实用新型专利技术公开了一种用于自由空间光通信的多光束共轴传输装置，涉及光通信装置领域，包括光处理模块、多包层光纤和望远镜系统，所述多包层光纤的两端分别与光处理模块和望远镜系统连接；光处理模块用于调制发射信号光、解调接收信号光、发出发射信标光；所述望远镜系统利用接收信标光校正接收信号光的耦合位点；光经多包层光纤传输后，仍然可以保持预设的共轴传输，两者的相对位置也始终保持不变；跟瞄调整时，相互通信的两个光通信装置更易处于发射信标光的覆盖范围，跟瞄效率更高。由于包层在光纤端面的耦合区域大，光斑在耦合区域内抖动，并且光斑也不会抖出耦合区域，从而实现接收信号光和发射信号光共纤传输，并且保证耦合效率。保证耦合效率。保证耦合效率。
【技术实现步骤摘要】
一种用于自由空间光通信的多光束共轴传输装置
[0001]本技术涉及光通信装置领域，具体涉及一种用于自由空间光通信的多光束共轴传输装置。
技术介绍
[0002]自由空间中，两个光通信装置在进行跟瞄通信时，光通信装置向另一个光通信装置发射信号光、信标光并接收另一个光通信装置发出的信号光和信标光，由于三种光对光纤有不同的需求，光通信装置中一般采用多根光纤进行多光路传输。
[0003]跟瞄通信时，为减少发射的信号光在自由空间中的衍射损耗，光通信装置中一般采用小直径的单模光纤传输信号光；另外，为保证另一光通信装置能够接收信号光并将信号光耦合进光纤，发射信号光的同时还需要发射一个与信号光共轴的信标光，来辅助信号光耦合进光纤。目前，一般采用空间光路实现信号光和信标光同向共轴传输；空间光路中各器件的位置偏移直接影响信号光和信标光共轴传输时的相对位置关系；另外，光通信装置的工作时，往往伴随着振动、压强变化、温湿度变化，这均会空间光路中各器件的偏离预设位置，即使是轻微的位置偏离，也会造成信标光与信号光的相对位置关系改变，甚至导致另一个光通信装置接收后，信标光无法起到辅助作用，信号光也就无法耦合进光纤。另外，信标光的发散角也会影响跟瞄的效率。
[0004]光通信装置发射信号光采用单模光纤进行传输。由于光在自由空间中传播存在波前畸变，直接导致光聚焦的光斑畸形，畸形的光斑导致接收信号光耦合进单模光纤的效率低；另外，自由空间光束还存在光束抖动，聚焦的光斑在光纤端面抖动，导致光斑间歇性离开耦合区域，这也会导致接收信号光耦合进单模光纤的效率低。因此，光通信装置中，接收信号光和发射信号光的不采用同一光纤进行传输。为了实现光通信装置中接收信号光和发射信号光同光纤传输，可以自适应光学来解决，但是自适应光学又会增加整体结构的复杂性、制造难度和成本。
技术实现思路
[0005]本技术提供了一种用于自由空间光通信的多光束共轴传输装置，解决现有光通信装置进行光传输时存在的信号光耦合效率低，跟瞄效率低的问题。
[0006]为解决上述问题，本技术提供如下技术方案：
[0007]一种用于自由空间光通信的多光束共轴传输装置，包括光处理模块、多包层光纤和望远镜系统，所述多包层光纤的两端分别与光处理模块和望远镜系统连接；
[0008]光处理模块用于调制发射信号光、解调接收信号光、发出发射信标光；
[0009]所述望远镜系统用于接收自由空间中的接收信号光和接收信标光，并且向自由空间分别射出发射信号光和发射信标光；所述望远镜系统利用接收信标光校正接收信号光的耦合位点；所述耦合位点位于多包层光纤的端面；
[0010]所述多包层光纤为双包层光纤或三包层光纤。
[0011]优选地，所述光处理模块包括信号光调制器、信号光解调器、信标光激光器和合束器；所述信号光调制器、信号光解调器、信标光激光器均与合束器连接；所述合束器连接双包层光纤的一端。
[0012]优选地，所述合束器可由拉锥光纤和三端口的环形器组成，该拉锥光纤包括第一分束接口、第二分束接口以及合束接口，合束接口连接多包层光纤的一端；所述环形器包括按圆周依次分布的第一接口、第二接口和第三接口；所述环形器的第一接口连接信号光调制器，第二接口连接第一分束接口，第一分束接口通过合束接口与多包层光纤的芯层耦接，第三接口连接信号光解调器；信标光激光器连接第二分束接口，第二分束接口通过合束接口与多包层光纤的包层耦接。
[0013]优选地，所述望远镜系统包括压电偏转镜、二相色镜、透镜一、透镜二和CMOS传感器，压电偏转镜的镜面将接收信号光和接收信标光反射至二相色镜；接收信标光被二相色镜反射至透镜一，接收信标光经透镜一聚焦在CMOS传感器上；接收信号光透过二相色镜至透镜二，接收信号光被透镜二聚焦在多包层光纤的端面上。
[0014]优选地，所述双包层光纤由芯层和内包层组成。
[0015]优选地，所述三包层光纤包括芯层以及由内而外逐层包覆于芯层外的内包层和外包层。
[0016]优选地，所述发射信号光仅耦合进入芯层中传输，所述发射信标光耦合进入芯层和内包层中传输，所述接收信号光耦合进入芯层、内包层和外包层中传输。
[0017]优选地，所述发射信号光仅耦合进入芯层中传输，所述接收信号光耦合进入芯层和内包层中传输，所述发射信标光耦合进入芯层、内包层和外包层中传输。
[0018]本技术的优点在于：
[0019]本申请中，光处理模块将发射信号光和发射信标光耦合进多包层光纤，经光纤传输后，进入自由空间的发射信号光和发射信标光即可共轴传输，并且两者之间保持稳定的相对位置关系；另外，光处理模块受到振动、压强变化、温湿度变化等环境因素的影响时，即使光处理模块的器件发生轻微偏移，但只要发射信号光和发射信标光耦合进多包层光纤，经多包层光纤传输后，进入自由空间的发射信标光和发射信号光仍然可以保持预设的共轴传输，两者的相对位置也始终保持不变；
[0020]光纤纤芯输出的光发散角与光纤纤芯的模场直径呈正相关，而光纤纤芯的尺寸与其模场直径呈正相关，因此，发射信标光通过多包层光纤的包层传输时，多包层光纤的包层输出的发射信标光的发散角大，发射信标光在自由空间的覆盖角度范围也就更大，跟瞄调整时，相互通信的两个光通信装置更易处于发射信标光的覆盖范围，跟瞄效率也就越高。
[0021]将接收信号光向多包层光纤耦合时，可以选择向包层进行耦合，由于包层的直径大，包层在光纤端面的耦合区域大，接收信号光经聚焦后的畸形光斑能够完全落在耦合区域，另外，光束抖动导致光纤端面上形成的光斑抖动，但是包层在光纤端面的耦合区域大，光斑在耦合区域内抖动，并且光斑也不会抖出耦合区域，从而实现接收信号光和发射信号光共纤传输，并且保证耦合效率。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简
单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为实施例1所述光通信跟瞄装置的示意图。
[0024]图2为实施例2所述光通信跟瞄装置的示意图。
[0025]图3为实施例3所述光通信跟瞄装置的示意图。
[0026]图4为实施例4所述光通信跟瞄装置的示意图。
[0027]图5为实施例5所述光通信跟瞄装置的示意图。
[0028]图6为光通过双包层光纤的包层和芯层后的发散传播的示意图。
[0029]图7为光通过三包层光纤的内包层、外包层和芯层后的发散传播的示意图。
[0030]图8为望远镜系统中光向多包层光纤中耦合的示意图。
[0031]图9为信号光和信标光在自由空间传播的示意图。
[0032]图10为双包层光纤的传输光的示意图。
[0033]图11为三包层光纤的传输光的示意图。
[0034]其中，1
‑
光处理模块，11
‑...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于自由空间光通信的多光束共轴传输装置，其特征在于，包括光处理模块(1)、多包层光纤(2)和望远镜系统(3)，所述多包层光纤(2)的两端分别与光处理模块(1)和望远镜系统(3)连接；所述光处理模块(1)用于调制发射信号光(91)、解调接收信号光(93)、发出发射信标光(92)；所述望远镜系统(3)用于接收自由空间中的接收信号光(93)和接收信标光(94)，并且向自由空间分别射出发射信号光(91)和发射信标光(92)；所述望远镜系统(3)利用接收信标光(94)校正接收信号光(93)的耦合位点；所述耦合位点位于多包层光纤(2)的端面；所述多包层光纤(2)为双包层光纤或三包层光纤。2.根据权利要求1所述一种用于自由空间光通信的多光束共轴传输装置，其特征在于，所述光处理模块(1)包括信号光调制器(11)、信号光解调器(13)、信标光激光器(12)和合束器(14)；所述信号光调制器(11)、信号光解调器(13)、信标光激光器(12)均与合束器(14)连接；所述合束器(14)连接双包层光纤的一端。3.根据权利要求2所述一种用于自由空间光通信的多光束共轴传输装置，其特征在于，所述合束器(14)可由拉锥光纤(142)和三端口的环形器(141)组成，该拉锥光纤(142)包括第一分束接口(1421)、第二分束接口(1422)以及合束接口(1423)，合束接口(1423)连接多包层光纤(2)的一端；所述环形器(141)包括按圆周依次分布的第一接口(1411)、第二接口(1412)和第三接口(1413)；所述环形器(141)的第一接口(1411)连接信号光调制器(11)，第二接口(1412)连接第一分束接口(1421)，第一分束接口(1421)通过合束接口(1423)与多包层光纤(2)的芯层(21)耦接，第三接口(1413)连接信号光解调器(13)...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘华颖，范鹏飞，谢臻达，尹志军，余华，袁沫，杨捷，
申请(专利权)人：宁波南智芯链科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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