[发明专利]一种光通信的精跟踪控制系统

说明书

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种光通信的精跟踪控制系统，可用于高精度的跟踪与瞄准。

背景技术

现有的精跟踪控制系统如示意图1，包括分光镜Ma、跟踪镜Mb、反射镜Mc、CCD探测系统。该方法非常简单，在现有的精跟踪控制系统中已经成功运用。该系统不足在于：在振动环境下，信标光与目标光的同轴性难于实时的调整；其次，对振动的克服完全依赖跟踪镜的闭环性能。中国专利(201110063544.9)介绍了基于内部惯性参考光源的瞄准系统，可以实现稳定跟踪。但是系统复杂，需要更多的惯性传感器稳定参考光源。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种光通信的精跟踪控制系统，用以解决光通信信标光的高精度瞄准。

本发明提供一种光通信的精跟踪控制系统的技术方案包括：图像探测器、扩束镜、位置传感器、分光镜、跟踪镜、瞄准镜和激光器，跟踪镜接收目标光，在目标光的光束线上依次放置跟踪镜、分光镜和图像探测器；激光器输出信标光，在信标光的光束线上依次放置瞄准镜、分光镜、扩束镜；且以及在信标光的光线束上依次放置瞄准镜、分光镜以及跟踪镜；其中：分光镜，接收目标光的反射光和信标光的反射光，目标光的反射光和信标光的反射光，用于将目标光的反射光生成目标光的透射光，用于将信标光的反射光生成信标的透射光，还获得信标光的反射光的分光光束；图像探测器，用于接收目标光的透射光，并将目标光的透射光生成目标光的位置偏差；扩束镜，用于对信标光的透射光进行扩束，生成信标光的扩束光；位置传感器，用于提供信标光的光轴的位置；跟踪镜，用于将目标光稳定在图像传感器视场内；瞄准镜，用于消除目标光和信标光之间位置偏差。

本发明的优点有：(1)可以实现大角度的跟踪与瞄准，非常适合瞄准点偏离跟踪点很远的目标；(2)可以很好地保证信标光与目标光的同轴性，尤其是在振动环境下能够实现光路的动态标定；(3)瞄准镜跟随了跟踪镜的偏差，进一步提高对抖动的抑制能力。

附图说明

图1：是现有的精跟踪系统图；

图2：是本发明改进的精跟踪系统结构示意图；

图3：是实现本发明中跟踪镜与瞄准镜控制结构图；

图4：是本发明抖动抑制频率响应；

图中，符号的定义如下

CCD：图像探测器(提供目标在CCD中的位置)

PSD：位置传感器(检测信标光的光轴)

M1：扩束镜

M2：分光镜(分离信标和目标光)

M3：跟踪镜(对目标稳定跟踪)

M4：瞄准镜(将信标光偏置到指定的目标位置)

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图2所示，是一种光通信的精跟踪控制系统，用于校正粗跟踪的残差，进一步提高跟踪与瞄准精度，由扩束镜M1、分光镜M2、跟踪镜M3、图像探测器CCD、瞄准镜M4、位置传感器PSD和激光器组成，跟踪镜M3接收目标光，在目标光的光束线上依次放置跟踪镜M3、分光镜M2和图像探测器CCD；激光器输出信标光，在信标光的光束线上依次放置瞄准镜M4、分光镜M2、扩束镜M1；且以及在信标光的光线束上依次放置瞄准镜M4、分光镜M2以及跟踪镜M3；其中：分光镜M2，接收目标光的反射光和信标光的反射光，目标光的反射光和信标光的反射光，用于将目标光的反射光生成目标光的透射光，用于将信标光的反射光生成信标的透射光，还获得信标光的反射光的分光光束；图像探测器CCD，用于接收目标光的透射光，并将目标光的透射光生成目标光的位置偏差；扩束镜M1，用于对信标光的透射光进行扩束，生成信标光的扩束光；位置传感器PSD，用于提供信标光的光轴的位置；跟踪镜M3，用于将目标光稳定在图像传感器视场内；瞄准镜M4，用于消除目标光和信标光之间位置偏差。

本发明的系统中所有的部件都安装于同一光学平台上，其位置关系描述如下：瞄准镜M4、分光镜M2相互平行并且与水平线成45°夹角。跟踪镜M3与水平线成45°夹角，但与瞄准镜M4成垂直关系。图像探测器CCD放在分光镜M2与跟踪镜M3中心的连线上，并且图像探测器CCD的靶面中心与连线中心重合。同样的道理，扩束镜M1、位置传感器PSD放在分光镜M2与瞄准镜M4中心的连线上。