空间光通信小型化终端非共光路像差自校正方法技术

空间光通信小型化终端非共光路像差自校正方法，涉及通信终端技术领域，针对现有技术中波前探测光路与信号光接收光路静态像差差距较大时，会影响多模光纤(MF)接收功率的问题，本申请通过设置夏克哈特曼探测器初始子光斑坐标，能够有效地消除信号光接收光路与信标光波前探测光路的静态像差差距，避免了影响多模光纤(MF)接收功率，使得通信功能不受影响。使得通信功能不受影响。使得通信功能不受影响。

【技术实现步骤摘要】
空间光通信小型化终端非共光路像差自校正方法


[0001]本专利技术涉及通信终端
，具体为空间光通信小型化终端非共光路像差自校正方法。

技术介绍

[0002]在接收与发射同光路的空间光通信终端中，使用自适应光学对发射与接收信号、信标光的波面像差进行校正。此时，通信终端有一条共光路与五条非共光路，其中波前探测光路仅起到探测波前像差的作用，并且可以对自身初始像差进行标定，所以通信终端对波前探测光路的像差要求是较低的，而对其他非共光路的像差要求相对来说较高。然而，传统自适应光学系统在波前探测光路中通过夏克
‑
哈特曼波前探测器(SH
‑
WFS)对波前像差进行探测，从而控制变形镜(DM)产生特定的面型补偿这一像差，这样只能保证波前探测光路接收信号像质良好，无法保证其他非共光路的像差也得到校正。当波前探测光路与信号光接收光路静态像差差距较大时，会影响多模光纤(MF)接收功率，从而对通信过程造成不良影响。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是：针对现有技术中波前探测光路与信号光接收光路静态像差差距较大时，会影响多模光纤(MF)接收功率的问题，提出空间光通信小型化终端非共光路像差自校正方法。
[0004]本专利技术为了解决上述技术问题采取的技术方案是：
[0005]空间光通信小型化终端非共光路像差自校正方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]步骤一：构建全光路模块，所述全光路系统包括五条光路：
[0007]光路一：入射光依次经过望远镜、跟瞄系统和压电变形镜，经过压电变形镜后的信标光通过第一分束器后进行缩束，缩束后进入夏克
‑
哈特曼波前探测器；
[0008]光路二：入射光依次经过望远镜、跟瞄系统和压电变形镜，经过压电变形镜后的信标光通过第一分束器后进入第二分束器，第二分束器输出的信标光经过聚焦透镜输出后进入CCD2；
[0009]光路三：入射光依次经过望远镜、跟瞄系统和压电变形镜，经过压电变形镜后的信标光通过第一分束器后进入第二分束器，进入第二分束器的信标光依次通过第三分束器、聚焦透镜、多模光纤后进入雪崩光电二极管；
[0010]光路四：本地信号光源依次通过聚焦透镜、第四分束器、第三分束器、第二分束器、第一分束器、压电变形镜、跟瞄系统和望远镜后出射；
[0011]光路五：本地信标光源依次通过聚焦透镜、第四分束器、第三分束器、第二分束器、第一分束器、压电变形镜、跟瞄系统和望远镜后出射；
[0012]步骤二：在望远镜出射端设置角反射镜，使本地信号光经由光路四从望远镜出射，然后经角反射镜反射后原路返回，再次进入望远镜，最终被光路三接收；
[0013]步骤三：开启本地信号光源和本地信标光源；
[0014]步骤四：对压电变形镜电极施加初始电压u0＝{0,0,
…
0}；
[0015]步骤五：读取雪崩光电二极管的接收功率P，通过公式J＝
‑
P计算评价函数J
k
(u
k
)＝
‑
P，其中J为评价函数，k表示第k次迭代结果，u表示压电变形镜控制电压向量；
[0016]步骤六：随机产生满足伯努利分布的扰动向量δu
k
；
[0017]步骤七：对压电变形镜电极分别再施加正二分之一扰动向量δu
k
和负二分之一扰动向量δu
k
，然后分别读取雪崩光电二极管的接收功率P，并通过公式J＝
‑
P计算评价函数和
[0018]步骤八：根据和得到评价函数的变化δJ
k
：
[0019]步骤九：根据扰动向量δu
k
和评价函数的变化δJ
k
得到u
k+1
；
[0020]步骤十：判断k的值，若k>500则停止循环，执行步骤十，若k<＝500则令u
k
＝u
k+1
，重复步骤四至步骤九；
[0021]步骤十：获取夏克
‑
哈特曼波前探测器中CCD1的子光斑坐标值，将该坐标值作为参考坐标s0；
[0022]步骤十一：删除角反射镜，望远镜接收对向入射光，获取夏克
‑
哈特曼波前探测器中CCD1的子光斑坐标值，记为s，偏移量dis＝s
‑
s0，将dis代入dis＝Au中，得到压电变形镜控制电压u，其中，A为变形镜响应矩阵。
[0023]本专利技术的有益效果是：
[0024]本申请通过设置夏克哈特曼探测器初始子光斑坐标，能够有效地消除信号光接收光路与信标光波前探测光路的静态像差差距，避免了影响多模光纤(MF)接收功率，使得通信功能不受影响。
附图说明
[0025]图1为空间光通信终端共光路与五条非共光路示意图；
[0026]图2为空间光通信小型化终端中基于角反射镜的非共光路像差自校正原理图；
[0027]图3为非共光路像差自校正简图；
[0028]图4为光路三100组随机波前波前RMS改善情况示意图。
具体实施方式
[0029]需要特别说明的是，在不冲突的情况下，本申请公开的各个实施方式之间可以相互组合。
[0030]具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的空间光通信小型化终端非共光路像差自校正方法，所述方法包括以下步骤：
[0031]步骤一：构建全光路模块，所述全光路系统包括五条光路：
[0032]光路一：入射信标光依次经过望远镜、跟瞄系统和压电变形镜，经过压电变形镜后的信标光通过第一分束器后进行缩束，缩束后进入夏克
‑
哈特曼波前探测器；
[0033]光路二：入射信标光依次经过望远镜、跟瞄系统和压电变形镜，经过压电变形镜后
的信标光通过第一分束器后进入第二分束器，第二分束器输出的信标光经过聚焦透镜输出后进入CCD2；
[0034]光路三：入射信标光依次经过望远镜、跟瞄系统和压电变形镜，经过压电变形镜后的信标光通过第一分束器后进入第二分束器，进入第二分束器的信标光依次通过第三分束器、聚焦透镜、多模光纤后进入雪崩光电二极管；
[0035]光路四：本地信号光源依次通过聚焦透镜、第四分束器、第三分束器、第二分束器、第一分束器、压电变形镜、跟瞄系统和望远镜后出射；
[0036]光路五：本地信标光源依次通过聚焦透镜、第四分束器、第三分束器、第二分束器、第一分束器、压电变形镜、跟瞄系统和望远镜后出射；
[0037]步骤二：在望远镜出射端设置角反射镜，使本地信号光经由光路四从望远镜出射，然后经角反射镜反射后原路返回，再次进入望远镜，最终被光路三接收；
[0038]步骤三：开启本地信号光源和本地信标光源；
[0039]步骤四：对压电变形镜电极施加初始电压u0＝{0,0,
…
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.空间光通信小型化终端非共光路像差自校正方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：步骤一：构建全光路模块，所述全光路系统包括五条光路：光路一：入射光依次经过望远镜、跟瞄系统和压电变形镜，经过压电变形镜后的信标光通过第一分束器后进行缩束，缩束后进入夏克
‑
哈特曼波前探测器；光路二：入射光依次经过望远镜、跟瞄系统和压电变形镜，经过压电变形镜后的信标光通过第一分束器后进入第二分束器，第二分束器输出的信标光经过聚焦透镜输出后进入CCD2；光路三：入射光依次经过望远镜、跟瞄系统和压电变形镜，经过压电变形镜后的信标光通过第一分束器后进入第二分束器，进入第二分束器的信标光依次通过第三分束器、聚焦透镜、多模光纤后进入雪崩光电二极管；光路四：本地信号光源依次通过聚焦透镜、第四分束器、第三分束器、第二分束器、第一分束器、压电变形镜、跟瞄系统和望远镜后出射；光路五：本地信标光源依次通过聚焦透镜、第四分束器、第三分束器、第二分束器、第一分束器、压电变形镜、跟瞄系统和望远镜后出射；步骤二：在望远镜出射端设置角反射镜，使本地信号光经由光路四从望远镜出射，然后经角反射镜反射后原路返回，再次进入望远镜，最终被光路三接收；步骤三：开启本地信号光源和本地信标光源；步骤四：对压电变形镜电极施加初始电压u0＝{0，0，
…
0}；步骤五：读取雪崩光电二极管的接收功率P，通过公式J＝
‑
P计算评价函数J
k
(u
k
)＝
‑
P，其中J为评价函数，k表示第k次迭代结果，u表示压电变形镜控制电压向量；步骤六：随机产生满足伯努利分布的扰动向量δu
k
；步骤七：对压电变形镜电极分别再施加正二分之一扰动向量δu
k
和负二分之一扰动向量δu
k
，然后分别读取雪崩光电二极管的接收功率P，并通过公式J＝
‑
P计算评价函数和步骤八：根据和得到评价函数的变化δJ
k
：步骤九：根据扰动向量δu
k
和评价函数的变化δJ
k
得到u
k+1
；步骤十：判断k的值，若k>500...

【专利技术属性】
技术研发人员：于思源，杨兴昊，唐旭升，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：