[发明专利]大气湍流对空间激光通信影响测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及大气湍流对空间激光通信系统影响测试装置，属于空间激光通信技术领域。

技术背景

激光通信系统以激光作为信息载体，激光的高度相干性和空间定向性，决定了空间激光通信与RF通信相比在许多方面优势明显：抗干扰能力强、安全性好、设备体积小、重量轻、频谱不受管制、功耗低、系统机动性强、造价低、透明传输协议等。但是由于大气湍流的影响当激光在湍流大气传输时，使得光波的相干性退化、相位起伏、达到角起伏、光强起伏等因素，对激光通信系统的光束捕获、对准和跟踪分系统的跟踪精度、通信速率和带宽、误码率等都将产生影响。实际上大气对激光通信系统的影响还包括大气分子的吸收、散射等因素影响，对于吸收散射等分子影响已经有明确的数学模型来描述和分析了，但是对于大气湍流的影响由于人们对大气湍流的数学模型描述还不是十分完善，所以湍流对激光通信系统的影响到目前位置也没有建立起完整的数学模型，其分析方法都是通过实验来进行的，而且其实验系统都是单一的验证大气的某一个特征参数(马晓珊，朱文越，饶瑞中，测量大气折射率结构常数的大口径激光闪烁仪及方法，专利申请号：200710024298.X)。这就需要建立一个的实验装置系统，使它能够把湍流对激光通信系统的影响验证出来，同时能够测量湍流的特征参数，对激光在湍流大气中的传输给出理论与实践的指导。

发明内容

为了验证湍流大气对激光通信的影响及其具体改进措施。本发明的目的在于提供大气湍流对空间激光通信影响测试装置。

本发明提供的大气湍流对空间激光通信影响测试装置的构成如下：

本方明装置由发射终端和接收终端两个部分构成，如图1和图2所示。

如图1所示，所述的发射终端由扩束镜1，扩束镜2，扩束镜3，固定机构4，半导体激光器阵列5，俯仰转台6，航向转台7构成；

所述的扩束镜1，扩束镜2，扩束镜3是固定在固定机构4上的，且它们之间的相对位置可以调整；扩束镜1，扩束镜2，扩束镜3通过光纤分别与半导体激光器阵列5联在一起，固定机构4与半导体激光器阵列5一起固定在俯仰转台6上，俯仰转台6固定在航向转台7上；

如图2所示，所述的接收终端由可调光阑8，卡式系统9，透镜10，透镜11，光电探测器12，计算机13，透镜14，CCD相机15，底板16，俯仰转台17，航向转台18，分光棱镜19构成；

所述的可调光阑8安放在卡式系统9前端；卡式系统9，透镜10，透镜11，光电探测器12，计算机13，透镜14，CCD相机15，分光棱镜19都安装在底板16上，底板16固定在俯仰转台17上，俯仰转台17固定在航向转台18上；透镜10安放在卡式系统9的焦点处，光电探测器12安放在透镜11的焦点处，CCD相机15安放在透镜14的焦点处，分光棱镜19将透镜10的平行光束分为两束，一束光送给透镜11，一束光送给透镜14；光电探测器12通过数据线与计算机13相连，CCD相机15通过数据线与计算机13相连。

本发明提供的大气湍流对空间激光通信影响测试装置的测量过程如下。

大气折射率常数C_n²的测量：

半导体激光器阵列5发射激光，经过扩束镜1后激光进入湍流大气，可调光阑8调制孔径最大为20cm，光束进入卡式系统9，通过透镜10，分光棱镜19，透镜11，透镜14后分别被光电探测器12和CCD相机15所接收，光电探测器12把接收到的光信号转换为电信号，将此电信号送入计算机中行统计处理求其方差β_I²。β_I²为弱湍流条件下平面波的归一化光强起伏方差，应用如下公式可以求取C_n²，此值为时域方差：