[发明专利]一种共接收光路无线激光通信组网天线

说明书

本发明一种共接收光路无线激光通信组网天线，用于自由空间激光通信组网，涉及激光通信技术领域。该天线包括跟踪瞄准单元、激光发射单元、共用接收光学单元和通信与探测单元；跟踪瞄准单元包括粗跟踪机构、缩束镜、振镜、分光片、发射整形镜和聚光镜；激光发射单元包括激光器、光开关、调制器和光纤；共用接收光学单元包括旋转抛物面镜和主接收镜，所述通信与探测单元包括分光片、窄带滤光片、能量分光片、接收镜、通信探测器、接收镜和位置探测器。本发明通过共用光学单元将多个跟踪瞄准单元和通信与探测单元连接，根据通信目标的空间位置和通信波长，灵活匹配跟踪瞄准单元和通信与探测单元，实现同多个目标同时通信。

技术领域

本发明是一种共接收光路无线激光通信组网天线，用于自由空间激光通信组网，涉及激光通信技术领域。

背景技术

无线激光通信经过近几十年的理论研究、仿真模拟、关键技术攻关、原理样机研制、地面演示和多个链路的在轨试验研究，其速率由初期演示验证的Kbps 量级发展到目前的Gbps量级，日益体现出无线激光通信在高速信息传输中的优势。但是从实用的角度来看，无线激光通信组网更具有应用前景，研究意义更大。

针对无线激光通信组网技术，已经有很多机构开展了相关研究，也提出来一些组网用光学天线方案，例如采用折反光学系统的多点接收方案、光纤阵列耦合与焦面扩大接收视场方案、多反射镜拼接光学天线方案和多个光端机复合方案等。上述方案在一定程度上具备一点对多点同时激光通信的能力，但是也都存在缺点，其中基于折反光学系统的多点接收方案存在视场较小、杂散光严重、系统收发器件排布难等缺点；光纤阵列耦合与焦面扩大接收视场方案存在视场小、APT跟踪难实现等缺点；多反射镜拼接天线机构具有体积紧凑、调节方便等优点，但是存在主光学单元尺寸大、单片反射镜能量利用率低、扩展性差等缺点；多个光端机复合方案结构简单，但是系统分散，集成度低，跟瞄单元与通信与探测单元必须一一对应。因此现有技术中亟需一种新的方案来解决上述问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提出一种共接收光路无线激光通信组网天线,包括：跟踪瞄准单元、激光发射单元、共用接收光学单元和通信与探测单元；

所述跟踪瞄准单元，包括粗跟踪机构、缩束镜、振镜、分光片、发射整形镜和聚光镜；

所述粗跟踪机构包括方位轴系、俯仰轴系和反射镜，所述俯仰轴系正交安装在所述方位轴系上，所述反射镜安装在所述俯仰轴系上，所述反射镜的法线与所述俯仰轴系轴线垂直，所述粗跟踪机构通过所述方位轴系及所述俯仰轴系的旋转运动带动所述反射镜实现光束粗指向；

所述缩束镜安装在所述粗跟踪机构下方，所述缩束镜的光轴与所述方位轴系的轴线重合，所述缩束镜通过对光束的缩放实现所述反射镜与所述振镜镜面尺寸匹配；

所述振镜安装在所述缩束镜后，且与所述缩束镜的光轴在同一平面内成 45°角，所述振镜用于实现光轴精密指向；

所述分光片安装在所述振镜后，所述分光片的法线与所述缩束镜光轴共面且与所述振镜轴线垂直；

所述发射整形镜的光轴与所述聚光镜的光轴垂直且焦点位于所述分光片中心，所述发射整形镜、所述聚光镜的光轴与所述缩束镜的光轴在同一平面内，所述发射整形镜的光轴平行于所述缩束镜的光轴，所述聚光镜安装在所述分光片后；所述跟踪瞄准单元用于跟踪通信目标的发射光；

所述激光发射单元，包括激光器、光开关、调制器和光纤；

所述激光器通过光纤与所述光开关的输入端连接，所述光开关的输出端通过光纤与所述调制器连接，所述调制器通过光纤与所述发射整形镜连接；

所述光纤的端面位于所述发射整形镜的焦点；所述光开关用于控制光通断；

所述共用接收光学单元包括旋转抛物面镜和主接收镜，

所述主接收镜与所述旋转抛物面镜同轴，且位于所述旋转抛物面镜开口的反方向；