[发明专利]一种光束自动捕获装置及光束捕获方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种光束自动捕获装置，本发明还涉及利用该装置进行光束捕获的方法。

背景技术

在空间光通信系统中，由于光的长距离传输会产生很大的光能量损耗，所以接收到的光信号往往十分微弱，此外，背景光（太阳、月亮、星体等）也将会产生很强的干扰，这就大大增加了光信号的接收难度，因此，在较远的距离和较强的背景干扰的情况下，如何捕捉、对准和跟踪光束，就成为了通信光链路成功与否的关键。地面大气激光通信与空间激光通信有所差别，空间光通信系统中，由于通信信号的光束发散角非常小，如果我们利用信号光束进行瞄准、捕获将会是非常困难的，所以空间光束的捕获、跟踪及瞄准通常采用信标光束完成，而信号的接收通常由信号光束完成。将信标光和信号光分离的系统结构不紧凑，不便于光机电集成，不适合地面大气激光通信系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种光束自动捕获装置，解决了现有的光束捕获装置将信标光和信号光分离的系统结构不紧凑，不便于光机电集成，不适合地面大气激光通信系统的问题。

本发明的另一目的是提供一种利用上述装置进行光束捕获的方法。

本发明所采用的技术方案是，一种光束自动捕获装置，包括连接有自动跟瞄系统的光学天线，光学天线的出射光侧依次设置有布氏窗和角反射器，布氏窗的反射光侧依次设置有聚焦透镜和信号探测器，布氏窗的出射光侧设置有位置敏感探测器，位置敏感探测器与自动跟瞄系统通过反馈信道相连通。

本发明所采用的另一技术方案是，一种光束捕获方法，采用一种光束自动捕获装置，该光束自动捕获装置的结构为：包括连接有自动跟瞄系统的光学天线，光学天线的出射光侧依次设置有布氏窗和角反射器，布氏窗的反射光侧依次设置有聚焦透镜和信号探测器，布氏窗的出射光侧设置有位置敏感探测器，位置敏感探测器与自动跟瞄系统通过反馈信道相连通，

具体按照以下步骤实施：

步骤1：光线信号入射到光学天线，光学天线将光线信号聚焦后通过布氏窗入射到角反射器；

步骤2：角反射器将步骤1接收的光线信号反射到布氏窗，布氏窗与光线45°放置，反射光向下投射到位置敏感探测器，同时布氏窗将部分光反射到聚焦透镜，聚焦透镜将光束聚焦后由信号探测器接收光线信号；

步骤3：位置敏感探测器根据上步得到的光线信号计算得到光线的位置信息；

步骤4：位置敏感探测器通过反馈信道将上步得到的光线的位置信息反馈到自动跟瞄系统，自动跟瞄系统根据光线的位置信息调整光学天线的发射方向及俯仰角度。

本发明的特点还在于，

其中的步骤3位置敏感探测器计算得到光线的位置信息，具体按照以下步骤实施：

位置敏感探测器有四个输出端，、、、表示四个输出端的电流，表示位置敏感探测器输出的光电流，以位置敏感探测器光敏面中心为坐标原点，设有效光敏面长度为L，光线入射点的坐标（x，y）表示为：

 。

其中的步骤4自动跟瞄系统根据光线的位置信息调整光学天线的发射方向及俯仰角度，具体按照以下步骤实施：

a.调整发射方向，具体按照以下步骤实施：当，是一个相当小的设定值时，发射天线和接收天线对准，系统根据的正负号确定瞄准装置的旋转方向，正则正转负则反转；

b.调整俯仰角度，具体按照以下步骤实施：调整y值的大小，使得，其中，表示光斑到原点的距离，（x，y）为入射点的坐标。

本发明的有益效果是，

（1）将通信激光器和信标激光器共用一个，保证了通信器件光束具有足够的能量。

（2）将ATP（捕获、跟踪、瞄准系统）和信号激光器合作使用，系统不必专门建立瞄准模块，使得系统整体结构紧凑，便于光机电集成。

附图说明

图1是本发明光束自动捕获装置的结构示意图；

图2是本发明光束自动捕获装置中角反射器原理图；

图3是本发明光束自动捕获装置光束跟踪示意图；

图4是本发明光束自动捕获装置俯仰调整原理图；

图5是本发明光束自动捕获装置中位置敏感探测器工作原理图。

图中，1.光学天线，2.布氏窗，3.角反射器，4.位置敏感探测器，5.自动跟瞄系统，6.聚焦透镜，7.信号探测器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。