[发明专利]一种空间光-光纤耦合自动对准系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种空间光‑光纤耦合自动对准系统，包括空间光线及依次设置的聚焦耦合透镜、五自由度精调节组件和处理单元；五自由度精调节组件设置有耦合光纤，空间光线通过聚焦耦合透镜与耦合光纤耦合；处理单元包括依次线连接的光电探测模块、控制处理模块和压电陶瓷驱动模块，压电陶瓷驱动模块与五自由度精调节组件线连接，耦合光纤与光电探测模块相连接。本发明还公开了一种空间光‑光纤耦合自动对准系统的控制方法。本发明一种空间光‑光纤耦合自动对准系统，解决了现有技术中存在的空间光‑光纤耦合对准精度低、费时、费力的问题。

技术领域

本发明属于无线激光通信技术领域，具体涉及一种空间光-光纤耦合自动对准系统，本发明还涉及上述空间光-光纤耦合自动对准系统的控制方法。

背景技术

无线激光通信具有很多优点，其通信容量巨大、传输速率快、抗干扰能力强、隐蔽性好、无需频谱许可，是高速、大容量信息传输的重要模式之一，已成为各国在通信领域高度认可的通信解决方案之一，同时在各个领域也获得了较为广泛的应用，尤其是在军用领域。传统的无线电通信容易被窃听和干扰，这对军事作战的影响是巨大的。无线激光通信技术配合微波通信和光纤通信可有效解决上述问题。为进一步提高接收系统的探测灵敏度与通信容量，可以将成熟的光纤通信技术应用到空间激光通信中，如掺饵光纤放大器、波分复用器等核心器件的使用。而空间光到光纤的耦合是应用光纤技术的前提，因大气衰减、大气湍流、接收与发射端随机抖动等影响因素的存在，使空间光到单模光纤的耦合较为困难。如何快速、高效、稳定地实现空间光到单模光纤耦合是空间激光通信的急需解决的问题。

将空间光高效耦合进光纤有着很重要的意义：可以提高光传输效率，使得无线传输的空间光通信转化成光纤传输，实现全光网络，从而提高整个光网络的效率。但是光纤的纤芯直径很小，人工操作空间光-光纤耦合对准是非常费工、费时，且准确性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种空间光-光纤耦合自动对准系统，解决了现有技术中存在的空间光-光纤耦合对准精度低、费时、费力的问题。

本发明的另一目的是提供上述空间光-光纤耦合自动对准系统的控制方法，解决了现有技术中存在的空间光-光纤耦合对准精度低、费时、费力的问题。

本发明所采用的技术方案是一种空间光-光纤耦合自动对准系统，包括空间光线及依次设置的聚焦耦合透镜、五自由度精调节组件和处理单元；

五自由度精调节组件设置有耦合光纤，空间光线通过聚焦耦合透镜与耦合光纤耦合；处理单元包括依次线连接的光电探测模块、控制处理模块和压电陶瓷驱动模块，压电陶瓷驱动模块与五自由度精调节组件线连接，耦合光纤与光电探测模块相连接。

本发明的特点还在于：

五自由度精调节组件包括三维电动粗调节台，三维电动粗调节台的顶部转动安装有支架，支架的端部安装有过度件，过度件内安装有压电陶瓷c的一端，压电陶瓷c的另一端依次安装有压电陶瓷b和压电陶瓷a，耦合光纤设置于压电陶瓷a的外侧。

压电陶瓷c、压电陶瓷b和压电陶瓷a依次粘接。

过度件为内置凹槽的柱形，压电陶瓷c的一端安装在凹槽内。

光电探测模块包括相连接的光电探测器和光电流放大电路，光电探测器和耦合光纤的端部相连接；光电探测器的型号为PIN7787。

控制处理模块包括安装有FPGA芯片和数模转换芯片的外围电路，数模转换芯片的型号为AD9708，外围电路与光电流放大电路相连接。

压电陶瓷驱动模块包括至少三个功率放大器，三个功率放大器分别与压电陶瓷c、压电陶瓷b和压电陶瓷a相连接，三个功率放大器均连接有恒压供电源，恒压供电源安装在外围电路。

本发明所采用的另一种技术方案是一种空间光-光纤耦合自动对准系统的控制方法，具体按照以下步骤实施：