[发明专利]一种空间光至光纤耦合系统

摘要

本发明公开了一种空间光至光纤耦合系统，包括角锥棱镜、倾斜反射镜、分光镜、第一透镜、三维平移台、1×2光纤分束器、标定激光器、接收终端、光电探测器、第二透镜、第一驱动器、控制处理机和第二驱动器。利用角锥棱镜可将入射光线沿原方向返回的原理，通过标定激光器和角锥棱镜标定光纤轴零点。待耦合的空间光进入光电探测器和光纤支路后，控制处理机采集光电探测器的光斑数据并以光纤轴零点为基准控制倾斜反射镜运动，校正空间光与光纤间光轴偏差，使空间光耦合进入光纤。本发明用于校正大气扰动、环境振动、温度和重力变化等引起的光束抖动和光轴偏离，提高空间光至光纤的耦合效率，在空间激光通信领域有着重要的应用前景。

主权项

1.一种空间光至光纤耦合系统，其特征在于：包括角锥棱镜(1)、倾斜反射镜(2)、分光镜(3)、第一透镜(4)、三维平移台(5)、1×2光纤分束器(6)、标定激光器(7)、接收终端(8)、第二透镜(9)、光电探测器(10)、第一驱动器(11)、控制处理机(12)和第二驱动器(13)，其中，/n标定激光器(7)发出光束经第一透镜(4)准直为平行光，小部分光能量经分光镜(3)透射后由角锥棱镜(1)共轴返回，再次经分光镜(3)和第二透镜(9)后聚焦至光电探测器(10)，控制处理机(12)将此光斑质心标定为耦合光纤轴的零点；由望远镜进入系统的空间光经倾斜反射镜(2)和分光镜(3)后，大部分光能量进入第一透镜(4)并聚焦至光纤端面；小部分光能量经分光镜(3)透射进入光电探测器(10)，控制处理机(12)采集光电探测器(10)的光斑数据并以标定零点为基准控制倾斜反射镜(2)运动，校正外部入射空间光与耦合光纤轴偏差，使空间光耦合进入光纤接收端；/n三维平移台(5)可进行电动或手动调整，用于光纤与第一透镜(4)光轴初始对准，同时使光纤端面位于第一透镜(4)焦点处；/n1×2光纤分束器(6)实现光纤端面的收发功能，其中的一路用于标定激光器(7)的发射，另一路用于空间耦合激光进入接收终端(8)；/n通过标定激光器(7)和角锥棱镜(1)标定光纤光轴零点，空间光与光纤共轴控制策略可采用质心重合算法或环围能量最大化算法；/n该空间光至光纤耦合系统标定激光器经耦合光纤端面发出激光，并在光电探测器上显示光纤轴位置，实现空间光与光纤的光轴初始对准的可视化，同时，标定激光器可在线标定光纤轴位置，避免系统由于环境温度变化引起的轴偏移、耦合效率低的影响；/n该空间光至光纤耦合系统快速反射倾斜镜直接以标定光纤轴位置为目标闭环，无需扫描搜索；空间光轴与光纤轴实时校正对准，减小了两者间的光轴偏差，可提高空间光至光纤的耦合效率。/n