[发明专利]一种空间光通信系统收发轴一致性的校准装置及方法

摘要

本发明提供一种空间光通信系统收发轴一致性的校准装置及方法，以精确测量空间光通信端机发射轴与接收轴的之间的差异，从而对空间光通信系统收发轴同轴度参数进行校准，满足空间光通信系统高精度的瞄准和跟踪要求。采用上述方案，通过设置高精度的平行参考光束，经分束镜分光后一路经高倍率的光束变换系统扩束作为测量光束，一路作为参考，可由QD探测器直接测量得到空间光通信端机发射轴与接收轴方位信息，当系统的有效焦距为20m，位置测量精度为1um，系统的测量精度达到0.05urad。

主权项

一种空间光通信系统收发轴一致性的校准装置，其特征在于，包括高倍率光束变换系统、平面反射镜、分束镜、高质量聚焦透镜、QD探测器、扫描反射镜、平行光束发射模块、五维调整机构及处理控制计算机；光电器件按照光传输方向相应排列，被测空间光通信终端位于高倍率光束变换系统之前，所述QD探测器位于高质量聚焦透镜后焦面上；所述QD探测器位于调整精度为1微米的五维调整机构上；校准过程为：步骤1：检验平行参考光束经分束镜后的两臂光轴垂直，即QD探测器接收到两臂的光点完全重合：打开平行光束发射模块出射小口径平行光束，平行光束经扫描反射镜，1：1分束镜后，其中50％平行光束经分束镜反射后通过高倍率光束变换系统扩束为大口径平行光束，再由标准平面反射镜原路反射回，经高倍率光束变换系统、分束镜、高质量聚焦透镜后由QD探测器接收探测，另50％平行光束经分束镜透射后，由平面反射镜原路反射回，经分束镜反射由高质量聚焦透镜会聚后由QD探测器接收探测，调整扫描反射镜、平面反射镜、标准平面反射镜及五维调整机构使得平行光束平行于高倍率光束变换系统的光轴且经分束镜后的光路聚焦于QD探测器的同一点；步骤2：被测空间光通信终端指向调整：将标准平面反射镜移走，替换为空间光通信端机，调整被测空间光通信终端系统光轴与高倍率光束变换系统光轴重合；步骤3：空间光通信端机接收光轴测量：打开平行光束发射模块出射小口径平行光束，空间光通信端机接收探测，微调其指向，使得端机内的探测器接收到的光斑准确位于视场中心，记录此时QD探测器的光斑位置信息(x1,y1)；步骤4：空间光通信端机发射光轴测量：关闭平行光束发射模块，打开空间光通信端机激光发射系统，记录此时QD探测器的光斑位置信息(x2,y2)；步骤5：计算得出空间光通信端机发射光轴与接收光轴之间的偏差：空间光通信端机发射光轴与接收光轴之间偏差δ为：δ＝((x2－x1)2+(y2－y1)2)0.5/f其中，f为光束变换系统和聚焦透镜的有效焦距。