一种基于液晶光栅的同波长激光通信终端、方法与系统技术方案

一种基于液晶光栅的同波长激光通信终端、方法与系统，属于激光通信技术领域。解决了现有的激光通信系统无法实现小型化，且很难满足工作窗口尺寸限制的问题。所述激光通信终端包括发射激光模块和激光接收模块；所述激光发射模块和激光接收模块发射和接收同一激光波长，所述激光发射模块和激光接收模块采用分离孔径装置实现发射激光与接收激光；所述分离孔径装置包括工作窗口和液晶光栅；所述液晶光栅与工作窗口同轴，所述液晶光栅位于工作窗口和所述激光发射模块和激光接收模块之间。本发明专利技术涉及激光通信技术领域中，此终端接收同一激光波长，采用分离孔径装置实现接收激光与发射激光。光。光。

【技术实现步骤摘要】
一种基于液晶光栅的同波长激光通信终端、方法与系统


[0001]本专利技术涉及激光通信
，具体涉及一种基于液晶光栅的同波长激光通信终端、方法与系统。

技术介绍

[0002]空间激光通信具有通信速率高、抗干扰能力强的特点，成为代替电磁通信的潜在手段。在很多应用中载体对激光通信系统的限制要求很多，比如受体积限制，要求激光通信系统小型化；受对外工作窗口和结构布局的限制，要求系统具备较大的工作范围的同时要工作包络小；受组网通信的需求，要求系统可任意两节点可自由匹配通信。为此，现有的激光通信架构很难同时满足以上要求，比如现有的激光通信系统采用独立信标模式，同时安装通信接收和信标接收单元，系统复杂很难实现小型化；系统采用传动机械转台等实现大范围工作，但其工作包络大，光轴摆动平移大，很难满足工作窗口限制。
[0003]因此，现有的激光通信系统存在的缺陷为：
[0004]1)系统由于复杂度，很难实现小型化；
[0005]2)系统很难满足工作窗口尺寸限制。
[0006]因此，在现有技术中，激光通信系统无法实现小型化的同时，也很难满足工作窗口尺寸限制的问题，例如：专利文献CN210867711U公开了“激光通信装置”，通过同步信息编码模块与同步信息解码模块，并利用激光通信编码模块、功率激光器、功率探测器、激光通信解码模块，减少了额外发送和接收光电模组的使用，降低了系统的复杂度。专利文献CN113067631A公开了“一种整星条件下的激光通信载荷地面测试方法”，采用通用激光通信终端地面测试设备和卫星平台地面测试设备建立起一种标准化的整星条件下的激光通信载荷地面测试方法和流程，测试的过程可靠性高、适用性强。该专利文献提高了测试的过程可靠性高、适用性强。
[0007]综上，现有的激光通信系统很难实现小型化，且很难满足工作窗口尺寸限制。

技术实现思路

[0008]本专利技术解决了现有的激光通信系统无法实现小型化，且很难满足工作窗口尺寸限制的问题。
[0009]本专利技术所述的一种基于液晶光栅的同波长激光通信终端，所述激光通信端包括发射激光模块和激光接收模块；
[0010]所述激光发射模块和激光接收模块发射和接收同一激光波长，所述激光发射模块和激光接收模块采用分离孔径装置实现发射激光与接收激光；
[0011]所述分离孔径装置包括工作窗口和液晶光栅；
[0012]所述液晶光栅与工作窗口同轴，所述液晶光栅位于工作窗口和所述激光发射模块和激光接收模块之间。
[0013]进一步地，在本专利技术的实施方式中，所述激光发射模块包括：发射补偿振镜、发射
镜头、通信发射激光器、折转镜；
[0014]所述通信发射激光器发射的激光经过发射镜头进行整形后发射给发射补偿振镜，所述发射补偿振镜将入射的激光在二维方向上改变入射激光的角度之后将激光折射至折转镜，所述折转镜将激光再次折射之后发射给液晶光栅。
[0015]进一步地，在本专利技术的实施方式中，所述激光接收模块包括：接收天线、精跟踪振镜、能量分光棱镜和接受单元；
[0016]所述液晶光栅接收的激光发射到接收天线，所述接收天线将激光进行汇聚后发射到精跟踪振镜，所述精跟踪振镜在二维方向上改变入射激光的角度之后将激光折射至能量分光棱镜，所述能量分光棱镜将接受到的激光发射至接受单元。
[0017]进一步地，在本专利技术的实施方式中，所述接受单元包括：红外跟踪相机和通信接收探测器；
[0018]所述接受单元按能量比例将接收激光分为两路，一路激光发射到红外跟踪相机，一路激光发射到通信接收探测器。
[0019]进一步地，在本专利技术的实施方式中，所述发射补偿振镜随精跟踪振镜的方位调整，实现发射激光与接收激光的平行度。
[0020]进一步地，在本专利技术的实施方式中，所述液晶光栅随发射补偿振镜和精跟踪振镜的方位调整，在大范围内对光轴角度进行补偿。
[0021]进一步地，在本专利技术的实施方式中，所述折转镜安装在接收天线上，折转镜与通信接收天线一体化设计。
[0022]本专利技术所述的一种基于液晶光栅的同波长激光通信系统，所述通信系统包括两个A端和B端，所述A端和B端为上述方法任意一种同波长激光通信终端。
[0023]本专利技术所述的一种基于液晶光栅的同波长激光通信系统的同波长激光通信方法，所述同波长激光通信方法包括：
[0024]A端和B端进行初始对准；
[0025]B端打开通信发射激光器发射激光，同时发射补偿振镜控制发射激光在不确定区域内进行光轴扫描；
[0026]A端接收到激光信号后，控制精跟踪振镜对接收到的激光进行跟踪，实现其进入通信接收探测器工作区域内；
[0027]A端打开通信发射激光器发射激光，同时控制发射补偿振镜对发射激光光轴进行调整，实现发射激光光轴与接收到的激光光轴平行，同时液晶光栅随精跟踪振镜的方位调整，在大范围内对光轴角度进行补偿；
[0028]B端接收到激光信号后，发射补偿振镜停止扫描并保持当前角度，控制精跟踪振镜对接收激光进行跟踪，实现接收激光进入通信接收探测器可靠工作区域内；同时控制发射补偿振镜对发射激光光轴进行调整，实现发射激光光轴与接收到的激光光轴平行，同时液晶光栅随精跟踪振镜的方位调整，在大范围内对光轴角度进行补偿；
[0029]实现A端和B端通信链路的建立。
[0030]进一步地，在本专利技术的实施方式中，所述A端和B端进行初始对准的方法为：A端和B端的发射补偿振镜和精跟踪振镜保持在各自工作零位位置，A端和B端在外部控制信号下控制液晶光栅，调整装置光轴角度，实现双方光轴初始指向。
[0031]本专利技术解决了现有的激光通信系统无法实现小型化，且很难满足工作窗口限制的问题。具体有益效果包括：
[0032]1、本专利技术所述的一种基于液晶光栅的同波长激光通信终端，所述激光通信终端采用液晶光栅对光轴进行大范围调整，设计时液晶光栅的激光出瞳位置尽量接近于工作窗口，减小光轴角度偏转后在工作窗口上产生的平移，可以保证通信终端在具有较大工作角度范围的同时减小工作窗口的尺寸。
[0033]2、本专利技术所述的一种基于液晶光栅的同波长激光通信终端，所述激光通信终端通过将折转镜安装在接收天线上，折转镜与通信接收天线一体化设计，减小系统尺寸，降低了激光通信系统的复杂度，在保证较大通信范围的条件下可以有效减小工作窗口尺寸，提高了激光通信系统与载体的共形设计能力。
[0034]3、本专利技术所述的一种基于液晶光栅的同波长激光通信终端，所述激光通信终端采用同波长激光发射与接收分离孔径方案，同波长可以保证系统具备任意两通信终端可以相互通信，同时解决不同波长激光经过液晶光栅产生色散的问题，采用收发分离孔径保证了系统的隔离度要求。
[0035]本专利技术适用于空间激光通信
中，解决现有的激光通信系统无法实现小型化，且很难满足工作窗口尺寸限制的技术问题。
附图说明
[0036]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于液晶光栅的同波长激光通信终端，其特征在于，所述激光通信端包括发射激光模块(12)和激光接收模块(13)；所述激光发射模块(12)和激光接收模块(13)发射和接收同一激光波长，所述激光发射模块(12)和激光接收模块(13)采用分离孔径装置实现发射激光与接收激光；所述分离孔径装置包括工作窗口(1)和液晶光栅(2)；所述液晶光栅(2)与工作窗口(1)同轴，所述液晶光栅(2)位于工作窗口(1)和所述激光发射模块(12)和激光接收模块(13)之间。2.根据权利要求1所述的一种基于液晶光栅的同波长激光通信终端，其特征在于，所述激光发射模块(12)包括：发射补偿振镜(3)、发射镜头(4)、通信发射激光器(5)、折转镜(6)；所述通信发射激光器(5)发射的激光经过发射镜头(4)进行整形后发射给发射补偿振镜(3)，所述发射补偿振镜(3)将入射的激光在二维方向上改变入射激光的角度之后将激光折射至折转镜(6)，所述折转镜(6)将激光再次折射之后发射给液晶光栅(2)。3.根据权利要求1所述的一种基于液晶光栅的同波长激光通信终端，其特征在于，所述激光接收模块(13)包括：接收天线(7)、精跟踪振镜(8)、能量分光棱镜(10)和接受单元；所述液晶光栅(2)接收的激光发射到接收天线(7)，所述接收天线(7)将激光进行汇聚后发射到精跟踪振镜(8)，所述精跟踪振镜(8)在二维方向上改变入射激光的角度之后将激光折射至能量分光棱镜(10)，所述能量分光棱镜(10)将接受到的激光发射至接受单元。4.根据权利要求3所述的一种基于液晶光栅的同波长激光通信终端，其特征在于，所述接受单元包括：红外跟踪相机(9)和通信接收探测器(11)；所述接受单元按能量比例将接收激光分为两路，一路激光发射到红外跟踪相机(9)，一路激光发射到通信接收探测器(11)。5.根据权利要求2或3所述的一种基于液晶光栅的同波长激光通信终端，其特征在于，所述发射补偿振镜(3)随精跟踪振镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小明，赵馨，宋延嵩，常帅，朱国帅，李家岩，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：