[发明专利]动态旋转条件下高可靠性空分复用激光通信天线

说明书

动态旋转条件下高可靠性空分复用激光通信天线，属于无线激光通信领域，为解决现有技术的问题，数据源连接通信激光器一和通信激光器二；外层光学发射天线、内层光学发射天线、内层光学接收天线和外层光学接收天线依次同轴设置；通信激光器一通过光纤连接外层光学发射天线，光纤端面位于外层光学发射天线的焦平面；通信激光器二通过光纤连接内层光学发射天线，光纤端面位于内层光学发射天线的焦平面；高速光电探测器一通过多芯光纤连接内层光学接收天线，光纤端面位于内层光学接收天线的焦平面；高速光电探测器二通过多芯光纤连接外层光学接收天线，光纤端面位于外层光学接收天线的焦平面；数据存储器连接高速光电探测器一和高速光电探测器二。

技术领域

本发明涉及动态旋转条件下高可靠性激光通信天线，属于无线激光通信领域。

背景技术

无线激光通信是指利用激光束作为载波在空间(陆地或外太空)直接进行数据、语音、图像信息传送的一种技术，具有抗干扰能力强、通信速率高、体积小、重量轻和功耗低等优点。目前一些火箭和空间站舱内多采用空间激光通信来完成高速信息传输，既能提高通信速率，也减少了光纤布线带来的麻烦。然而现有的空间激光通信多采用点对点通信的模式，一旦连接天线的光纤失效，通信将完全终止，可靠性低。为此采用传统多孔径发射多孔径接收的方法能较好解决可靠性问题，不过一方面将增加体积重量，其次在某些动态旋转环境下，如载荷旋转而卫星固定的情况下，多孔径的发射端将无法始终对准多孔径的转接端，同样存在可靠性的问题。

中国专利公开号为CN103311790A，专利名称为“一种激光束双向收发的自适应光纤耦合或准直器控制系统”，如图1所示，包括耦合或准直透镜1、连接套筒2、光纤端面定位器3、第一光纤41、三端口光纤环形器5、第二光纤42、第三光纤43、激光器6、光电探测器7、控制平台8和高压放大器9，其可直接用于激光通信，利用光纤耦合到天线的方式实现光信号双向收发，专利采用自适应光纤耦合的方法可提高耦合效率。

然而，该专利存在可靠度低的问题。由于光纤是由玻璃拉制的光导纤维，在弯曲角度过小或受到冲击时十分脆弱易折，该专利中的第一光纤41一旦折断，系统的通讯也将立时中断。

发明内容

本发明为了解决现有舱内空间激光通信系统可靠性低、体积重量大的问题，提供一种动态旋转条件下高可靠性激光通信天线。

本发明采取如下技术方案：

动态旋转条件下高可靠性激光通信天线，其包括通信激光器一、通信激光器二、数据源、外层光学发射天线、内层光学发射天线、内层光学接收天线、外层光学接收天线、高速光电探测器一、高速光电探测器二、数据存储器和多芯光纤；其特征是，数据源分别连接通信激光器一和通信激光器二；外层光学发射天线、内层光学发射天线、内层光学接收天线和外层光学接收天线依次同轴设置；通信激光器一通过光纤连接外层光学发射天线，光纤端面位于外层光学发射天线的焦平面处；通信激光器二通过光纤连接内层光学发射天线，光纤端面位于内层光学发射天线的焦平面处；高速光电探测器一通过多芯光纤连接内层光学接收天线，光纤端面位于内层光学接收天线的焦平面处；高速光电探测器二通过多芯光纤连接外层光学接收天线，光纤端面位于外层光学接收天线的焦平面处；数据存储器分别连接高速光电探测器一和高速光电探测器二。

所述外层光学发射天线依次同轴设置负会聚透镜一、正会聚透镜一、圆凹轴锥镜一和圆凸轴锥镜一；所述内层光学发射天线依次同轴设置负准直透镜一和正准直透镜一；且内层光学发射天线的焦平面位于圆凸轴锥镜一和负准直透镜一之间。

外层光学接收天线依次同轴设置圆凸轴锥镜二、圆凹轴锥镜二、正会聚透镜二和负会聚透镜二；内层光学接收天线依次同轴设置正准直透镜一和负准直透镜一；且内层光学接收天线的焦平面位于负准直透镜一和圆凸轴锥镜二之间。

所述通信激光器一和通信激光器二均为1550nm波段激光器，可完成内调制功能。

所述外层光学发射天线的口径大于所述内层光学发射天线的口径，保持有口径差。