[发明专利]一种激光通信光信号接收系统及其工作方法

说明书

本发明实施例中的激光通信光信号接收系统及工作方法，包括：第一4f单元、第二4f单元、第三4f单元、第四4f单元、第五4f单元、第六4f单元、第七4f单元、波前整体倾斜校正单元、低阶AO校正单元、高阶AO校正单元、章动耦合单元及通信处理机，本申请通过基于全息波前传感技术的高低阶串行独立AO系统，以及光纤章动耦合技术，实现提高激光通信终端的AO系统抗湍流、闪烁效应的能力，提高整体激光通信AO系统的湍流校正能力及稳定度，提高信号光的空间光到单模光纤耦合效率，最终实现提高激光通信链路通信质量及稳定性的目的。

技术领域

本发明涉及光学仪器技术领域，特别涉及一种激光通信光信号接收系统及其工作方法。

背景技术

激光通信技术是一种以激光为载波的通信方式，是航空航天及国防军工领域的关键通信技术，并正逐步融入民用领域。当通信光路再大气环境中传播时，受大气湍流效应干扰，接收端光束波前质量裂化严重，产生了严重的像差，从而导致空间光信号到单模光纤的耦合效率和稳定性都显著下降，进而严重影响了通信质量。因此，在大气环境中实现高质量激光通信的前提，是能够抑制大气湍流对光信号的干扰效应。

为提高激光通信系统在强湍流下的通信质量， Swanson等提出光纤章动法提高CE（coupling efficiency），但只能校正倾斜像差。Weyrauch等人采用无波前传感方法使CE达到60%左右，但随着单元数的增多，算法收敛速度明显下降。Juarez等曾采用基于曲率波前传感的AO系统（adaptive optics）建立147km的水平大气激光通信链路，但对高阶像差探测能力不足。Anderson等采用基于全息波前传感的AO系统，获得了较快的校正速率，但全息波前传感技术能够探测的像差模式数目有限，且对高阶相差探测能力不足。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的强湍流条件下激光通信端机系耦合效率低、通信质量差问题，提供一种可提高激光通信链路通信质量及稳定性的目的的激光通信光信号接收系统。

为实现上述目的，本申请采用下述技术方案：

根据本发明的一实施例提供的一种激光通信光信号接收系统，包括：第一4f单元、第二4f单元、第三4f单元、第四4f单元、第五4f单元、第六4f单元、第七4f单元、波前整体倾斜校正单元、低阶AO校正单元、高阶AO校正单元、章动耦合单元及通信处理机；

所述第一4f单元包括第一透镜和第二透镜，所述第二4f单元包括第三透镜及第五透镜，所述第三4f单元包括所述第三透镜、及第四透镜，所述第四4f单元包括第七透镜及第九透镜，所述第五4f单元包括第七透镜及第八透镜，所述第六4f单元包括第十透镜及第十二透镜，所述第七4f单元包括所述第十透镜及第十一透镜；

所述波前整体倾斜校正单元包括倾斜镜、倾斜镜驱动器、倾斜传感器和倾斜校正控制器，所述倾斜传感器电性连接所述倾斜校正控制器，所述倾斜校正控制器电性连接所述倾斜镜驱动器，所述倾斜镜驱动器电性连接所述倾斜镜；

所述低阶AO校正单元包括低阶变形镜、低阶变形镜驱动器、全息波前传感器及低阶校正控制器，所述全息波前传感器电性连接所述低阶校正控制器，所述低阶校正控制器电性连接所述低阶变形镜驱动器，所述低阶变形镜驱动器电性连接所述低阶变形镜；

所述高阶AO校正单元包括高阶变形镜、高阶变形镜驱动器、哈特曼波前传感器及高阶校正控制器，所述哈特曼波前传感器电性连接所述高阶校正控制器，所述高阶校正控制器电性连接所述高阶变形镜驱动器，所述高阶变形镜驱动器电性连接所述高阶变形镜；

所述章动耦合单元包括第十三透镜、章动倾斜镜、章动倾斜镜驱动器、耦合单元、光功率计及章动控制器，所述耦合单元电性连接所述光功率计，所述光功率计电性连接所述章动控制器，所述章动控制器电性连接所述章动倾斜镜驱动器，所述章动倾斜镜驱动器电性连接所述章动倾斜镜；