[发明专利]基于数控变焦准直器的高精度可变束散角激光发射装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光发射装置，具体涉及一种通过数控变焦准直器实现高精度可变束散角的激光发射装置。

背景技术

在卫星光通信终端研制过程中，为对光通信终端跟瞄系统的性能进行检测，需要高精度可变束散角的激光发射系统，以模拟不同链路中的目标终端。现有的终端测试系统仅能提供单一的光束发散角，测试能力受到限制，因此卫星光通信终端研制中迫切需要一种可变束散角的激光发射装置，同时，此类装置也对卫星光通信系统的参数优化设计具有重要意义。

发明内容

本发明为解决现有的终端测试系统存在的仅能提供单一的光束发散角及测试能力较差的问题，而提供一种基于数控变焦准直器的高精度可变束散角激光发射装置。本发明由激光器1、一维精密位移器2、数控变焦准直器3、望远镜4和控制计算机5组成，激光器1设置在一维精密位移器2的移动台上，移动台的移动轨迹与激光器1发射的激光束平行，数控变焦准直器3和望远镜4都依次设置在激光器1的激光发射端口处，数控变焦准直器3和望远镜4的入射光的中心轴线都与激光器1的激光发射端口的中心轴线相重合，一维精密位移器2的控制输入端与控制计算机5的位移控制输出端连接，一维精密位移器2的反馈数据输出端与控制计算机5的位移数据输入端连接，数控变焦准直器3的控制输入端与控制计算机5的准直控制输出端连接，数控变焦准直器3的反馈数据输出端与控制计算机5的准直数据输入端连接。

本发明的有益效果是：实现可变的模拟终端的光束发散角，以口径为50μm的大出光孔径的激光器作为光源，在对卫星光通信终端进行测试过程中，系统焦距变化范围为0.5m～2.5m时，可实现光束发散角在20μrad～100μrad的束散角变化，适用于各种链路终端的测试，提高整个测试系统的测试能力，不仅为卫星光通信系统的性能优化提供有效途径，还可用于各种激光发射接收系统性能参数的测试，特别是卫星间激光链路与星地激光链路终端的测试。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1，本实施方式由激光器1、一维精密位移器2、数控变焦准直器3、望远镜4和控制计算机5组成，激光器1设置在一维精密位移器2的移动台上，移动台的移动轨迹与激光器1发射的激光束平行，数控变焦准直器3和望远镜4都依次设置在激光器1的激光发射端口处，数控变焦准直器3和望远镜4的入射光的中心轴线都与激光器1的激光发射端口的中心轴线相重合，一维精密位移器2的控制输入端与控制计算机5的位移控制输出端连接，一维精密位移器2的反馈数据输出端与控制计算机5的位移数据输入端连接，数控变焦准直器3的控制输入端与控制计算机5的准直控制输出端连接，数控变焦准直器3的反馈数据输出端与控制计算机5的准直数据输入端连接。所述一维精密位移器2可由带有驱动电机的日本THK公司生产的MDK0801型滚动丝杠驱动，使激光器1在日本THK公司生产的SHW14CAM型滚动导轨的移动台上实现超精密级移动；所述数字变焦准直器3由四组透镜组成，其中中间两组透镜分别固定于SHW14CAM型滚动导轨的移动台上，并由带有驱动电机的MDK0801型滚动丝杠驱动改变其相对位置，实现整体变焦功能。

工作原理：数控变焦准直器3和望远镜4可等效为一个透镜，其焦距为F＝β×f，其中β为望远镜4的放大倍率，f为数控变焦准直器3的焦距，当激光器1的发光面置于等效焦点位置时，输出的光束具有良好的波前，此时出射光束的束散角θ由激光器发光直径d与等效透镜焦距F决定：θ＝d/f，改变等效透镜的焦距，同时移动激光器1的发光面位置，使其始终位于系统焦点处，即可实现光出射光束的发散角的改变。

控制计算机5根据需要设定的出射光束发散角与望远镜4的放大倍率参数β计算准直器的工作焦距f，同时计算激光器1发光面应距数控变焦准直器3的准确距离L，然后控制计算机5输出数字控制信号控制数控变焦准直器3中的驱动电机转动，改变透镜间的间距使其焦距为f，同时输出数字控制信号控制一维精密位移器2的驱动电机转动，使激光器1的发光面与准直器的距离为L，一维精密位移器2与数控变焦准直器3的驱动电机均带有角度传感器，控制计算机5可读取其转动量，对其进行精确控制。打开激光器1，激光器1发出的光束经数控变焦准直器3准直后，再由望远镜4扩束后向空间发射，并可以根据预设参数得不同发射可变束散角的光。