[发明专利]空间光通信的相干跟踪及视轴误差补偿系统

权利要求书

1.一种空间光通信的相干跟踪及视轴误差补偿系统，其特征在于，包括光路单元(1)、探测单元(2)、信息处理与控制单元(3)；

所述光路单元包括激光器(11)、快速反射镜(12)、合束镜(13)、聚焦透镜(14)；

所述探测单元(2)包括相干探测模块(21)、与所述相干探测模块(21)连接的低频放大器(22)；

所述信息处理与控制单元(3)包括与所述低频放大器(22)依次连接的信息处理模块(31)、伺服控制系统(32)；

信号光通过所述快速反射镜(12)上的镜片发生反射，同时所述伺服控制系统(32)控制所述快速反射镜(12)进行周期运动；所述激光器(11)发射本振激光，本振激光和信号光一起通过合束镜(13)；经过合束的合束光透过所述聚焦透镜(14)照射在所述相干探测模块(21)上；所述相干探测模块(21)输出的电流经过所述低频放大器(22)放大后传输至所述信息处理模块(31)；所述伺服控制系统(32)接收经所述信息处理模块(31)处理得到的视轴误差补偿信息再控制所述快速反射镜(12)进行补偿。

2.根据权利要求1所述空间光通信的相干跟踪及视轴误差补偿系统，其特征在于，所述激光器(11)发射频率与信号光相等且相位稳定的本振激光，利用无抖动标定激光调配信号光入射光路，无抖动标定激光经所述快速反射镜(12)反射，利用所述合束镜(13)与本振激光聚焦在所述相干探测模块(21)的光敏面中心。

3.根据权利要求2所述空间光通信的相干跟踪及视轴误差补偿系统，其特征在于，相干跟踪及视轴误差补偿方法包括如下步骤：

1)调配信号光入射光路，调整所述快速反射镜(12)进行周期运动，使得无抖动标定激光平行于本振激光入射时按照固定轨迹在所述相干探测模块(21)的光敏面做周期运动；

2)信号光平行入射，受自身抖动影响，信号光在所述相干探测模块(21)的光敏面产生新的运动轨迹；

3)通过信息处理模块(31)获得所述相干探测模块(21)的输出信号包络，根据信号包络的变化规律，求得信号光单位周期内在轨迹不同点时所述相干探测模块(21)输出功率的极大值P_max与极小值P_min，进而估计信号光的视轴误差量；

4)将视轴误差量反馈给所述伺服控制系统(32)，调节快速反射镜(12)进行视轴误差补偿。

4.根据权利要求3所述空间光通信的相干跟踪及视轴误差补偿系统，其特征在于，采用递进式补偿思路，反馈补偿的视轴误差量小于实际的视轴误差，

利用式：

其中，r为信号光光斑半径，为快速反射镜偏转移动给信号光造成的额外视轴误差角度，λ为信号光波长，J₁(x)为一阶贝塞尔函数，以α′估算信号光的视轴误差量，利用估算应反馈补偿的视轴误差角度；

所述快速反射镜(12)的角度补偿方向为极大值P_max所在轨迹点的方向。

5.根据权利要求1所述空间光通信的相干跟踪及视轴误差补偿系统，其特征在于，信号光的抖动幅度在μrad量级，抖动频率包括但不限于500Hz。

6.根据权利要求1或5所述空间光通信的相干跟踪及视轴误差补偿系统，其特征在于，所述快速反射镜(12)的运动频率大于信号光的抖动频率。