一種大氣湍流中光纖耦合效率測(cè)試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大氣湍流中光纖耦合效率測(cè)試裝置，屬于空間激光通信技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]由于自由空間激光通信具有通信容量大、傳輸速率高，隱蔽性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，所有激光通信鏈路中，只有星間激光通信鏈路可以完全避開(kāi)大氣湍流的影響。湍流會(huì)影響到通信系統(tǒng)的各個(gè)方面，包括跟蹤精度、捕獲概率、通信誤碼率、光纖耦合效率等。因此，開(kāi)展湍流環(huán)境下通信系統(tǒng)性能研究具有重要意義。無(wú)湍流時(shí)，光纖耦合效率主要受模式匹配、對(duì)準(zhǔn)偏差、吸收損耗、平臺(tái)振動(dòng)、菲尼爾反射等因素影響。有湍流時(shí)，光纖耦合效率還受到大氣湍流強(qiáng)度、鏈路距離、天頂角等因素影響，另外，湍流引起傳輸光的光強(qiáng)閃爍、光束漂移、光斑擴(kuò)展等效應(yīng)都會(huì)對(duì)光纖耦合效率產(chǎn)生影響。因此，開(kāi)展湍流環(huán)境下光纖耦合效率的研究具有重要意義。目前，還沒(méi)有一套測(cè)試系統(tǒng)在完成焦平面光斑測(cè)量的同時(shí)，也完成耦合效率的測(cè)試。同時(shí)，對(duì)湍流中耦合效率提高方法的研究方面也沒(méi)有采用通過(guò)改變耦合透鏡組焦距的方式實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種大氣湍流中光纖耦合效率測(cè)試裝置，其能實(shí)現(xiàn)大氣湍流中光纖耦合效率的測(cè)量。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種大氣湍流中光纖耦合效率測(cè)試裝置，由激光器、光束整形裝置、接收光學(xué)系統(tǒng)、分光棱鏡、變焦光纖耦合透鏡組、光纖、光功率計(jì)、控制裝置、哈特曼傳感器、計(jì)算機(jī)、湍流強(qiáng)度測(cè)試儀組成，其特征在于:激光器的發(fā)射端對(duì)準(zhǔn)光束整形裝置，激光器發(fā)射的光路經(jīng)過(guò)光束整形裝置和大氣介質(zhì)后被接收光學(xué)系統(tǒng)接收，接收光學(xué)系統(tǒng)出射激光對(duì)準(zhǔn)分光棱鏡，分光棱鏡分出的兩束激光，一束激光對(duì)準(zhǔn)哈特曼傳感器的接收端，另一束激光對(duì)準(zhǔn)變焦光纖耦合透鏡組的接收端，變焦光纖耦合透鏡組發(fā)射端射出的激光經(jīng)過(guò)光纖傳給光功率計(jì)接收；哈特曼傳感器通過(guò)導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)通過(guò)導(dǎo)線連接湍流強(qiáng)度測(cè)試儀和控制裝置，控制裝置通過(guò)導(dǎo)線與變焦光纖耦合透鏡組相連；
測(cè)試步驟如下:
(1)激光器發(fā)射激光，激光經(jīng)過(guò)光束整形裝置后進(jìn)入大氣介質(zhì)，激光經(jīng)過(guò)大氣介質(zhì)傳輸后被接收光學(xué)系統(tǒng)所接收;激光通過(guò)接收光學(xué)系統(tǒng)后達(dá)到分光棱鏡;激光通過(guò)分光棱鏡后，出射激光分為兩束，一束激光被哈特曼傳感器接收，另一束激光被變焦光纖耦合透鏡組接收;變焦光纖耦合透鏡組出射激光被光纖接收;光纖接收出射激光被光功率計(jì)接收;光功率顯示當(dāng)前光纖耦合效率值；
(2)哈特曼傳感器對(duì)接收到的激光進(jìn)行成像，并將記錄的光斑圖像送入計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)中完成對(duì)成像光斑能量分布與形狀分布的分析；
(3)湍流強(qiáng)度測(cè)試儀放在大氣中記錄當(dāng)時(shí)大氣湍流強(qiáng)度，并將測(cè)量值送入計(jì)算機(jī);計(jì)算機(jī)根據(jù)測(cè)量的湍流強(qiáng)度值發(fā)出控制命令給控制裝置;控制裝置根據(jù)具體控制命令調(diào)整變焦光纖耦合透鏡組的焦距，使耦合效率達(dá)到最大值。
[0005]本發(fā)明的積極效果是其在完成湍流環(huán)境中焦平面光斑能量分布與形狀分布測(cè)量的同時(shí)，也能完成光纖耦合效率的測(cè)量，保證了湍流對(duì)光纖耦合效率影響因素分析的時(shí)效性；同時(shí)該裝置具有根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際湍流強(qiáng)度，通過(guò)改變耦合透鏡組的焦距，使光纖耦合效率維持在最大值的功能;本裝置使分析湍流對(duì)耦合效率的影響過(guò)程簡(jiǎn)化，同時(shí)通過(guò)調(diào)整焦距的方式使湍流中光纖耦合效率顯著提高。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本發(fā)明的布置結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:如圖1所示，一種大氣湍流中光纖耦合效率測(cè)試裝置，由激光器1、光束整形裝置2、接收光學(xué)系統(tǒng)3、分光棱鏡4、變焦光纖耦合透鏡組5、光纖6、光功率計(jì)7、控制裝置8、哈特曼傳感器9、計(jì)算機(jī)10、湍流強(qiáng)度測(cè)試儀11組成，其特征在于:激光器1的發(fā)射端對(duì)準(zhǔn)光束整形裝置2，激光器1發(fā)射的光路經(jīng)過(guò)光束整形裝置2和大氣介質(zhì)后被接收光學(xué)系統(tǒng)3接收，接收光學(xué)系統(tǒng)3出射激光對(duì)準(zhǔn)分光棱鏡4，分光棱鏡4分出的兩束激光，一束激光對(duì)準(zhǔn)哈特曼傳感器9的接收端，另一束激光對(duì)準(zhǔn)變焦光纖耦合透鏡組5的接收端，變焦光纖耦合透鏡組5發(fā)射端射出的激光經(jīng)過(guò)光纖6傳給光功率計(jì)7接收;哈特曼傳感器9通過(guò)導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)10相連，計(jì)算機(jī)10通過(guò)導(dǎo)線連接瑞流強(qiáng)度測(cè)試儀11和控制裝置8，控制裝置8通過(guò)導(dǎo)線與變焦光纖耦合透鏡組5相連。
[0008]激光器選用800nm波段半導(dǎo)體激光器;光束整形選用擴(kuò)束比為1:1600的光束擴(kuò)束系統(tǒng);接收光學(xué)系統(tǒng)采用卡塞格林式光學(xué)系統(tǒng);分光棱鏡分光比為1:1;哈特曼傳感器選用幀頻為450fps的shack-Hartmann傳感器;光纖采用芯徑為ΙΟμ??單模光纖。
實(shí)施例
[0009](1)激光器1發(fā)射激光，激光經(jīng)過(guò)光束整形裝置2后進(jìn)入大氣介質(zhì)，激光經(jīng)過(guò)大氣介質(zhì)傳輸后被接收光學(xué)系統(tǒng)3所接收;激光通過(guò)接收光學(xué)系統(tǒng)3后達(dá)到分光棱鏡4;激光通過(guò)分光棱鏡4后，出射激光分為兩束，一束激光被哈特曼傳感器9接收，另一束激光被變焦光纖耦合透鏡組5接收;變焦光纖耦合透鏡組5出射激光被光纖6接收;光纖6接收出射激光被光功率計(jì)7接收;光功率7顯示當(dāng)前光纖耦合效率值。
[0010](2)哈特曼傳感器9對(duì)接收到的激光進(jìn)行成像，并將記錄的光斑圖像送入計(jì)算機(jī)10，在計(jì)算機(jī)10中完成對(duì)成像光斑能量分布與形狀分布的分析。
[0011](3)湍流強(qiáng)度測(cè)試儀11放在大氣中記錄當(dāng)時(shí)大氣湍流強(qiáng)度，并將測(cè)量值送入計(jì)算機(jī)10;計(jì)算機(jī)10根據(jù)測(cè)量的湍流強(qiáng)度值發(fā)出控制命令給控制裝置8;控制裝置8根據(jù)具體控制命令調(diào)整變焦光纖耦合透鏡組5的焦距，使耦合效率達(dá)到最大值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大氣湍流中光纖耦合效率測(cè)試裝置，由激光器、光束整形裝置、接收光學(xué)系統(tǒng)、分光棱鏡、變焦光纖耦合透鏡組、光纖、光功率計(jì)、控制裝置、哈特曼傳感器、計(jì)算機(jī)、湍流強(qiáng)度測(cè)試儀組成，其特征在于:激光器的發(fā)射端對(duì)準(zhǔn)光束整形裝置，激光器發(fā)射的光路經(jīng)過(guò)光束整形裝置和大氣介質(zhì)后被接收光學(xué)系統(tǒng)接收，接收光學(xué)系統(tǒng)出射激光對(duì)準(zhǔn)分光棱鏡，分光棱鏡分出的兩束激光，一束激光對(duì)準(zhǔn)哈特曼傳感器的接收端，另一束激光對(duì)準(zhǔn)變焦光纖耦合透鏡組的接收端，變焦光纖耦合透鏡組發(fā)射端射出的激光經(jīng)過(guò)光纖傳給光功率計(jì)接收;哈特曼傳感器通過(guò)導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)通過(guò)導(dǎo)線連接湍流強(qiáng)度測(cè)試儀和控制裝置，控制裝置通過(guò)導(dǎo)線與變焦光纖耦合透鏡組相連； 測(cè)試步驟如下: (1)激光器發(fā)射激光，激光經(jīng)過(guò)光束整形裝置后進(jìn)入大氣介質(zhì)，激光經(jīng)過(guò)大氣介質(zhì)傳輸后被接收光學(xué)系統(tǒng)所接收;激光通過(guò)接收光學(xué)系統(tǒng)后達(dá)到分光棱鏡;激光通過(guò)分光棱鏡后，出射激光分為兩束，一束激光被哈特曼傳感器接收，另一束激光被變焦光纖耦合透鏡組接收;變焦光纖耦合透鏡組出射激光被光纖接收;光纖接收出射激光被光功率計(jì)接收;光功率顯示當(dāng)前光纖耦合效率值； (2)哈特曼傳感器對(duì)接收到的激光進(jìn)行成像，并將記錄的光斑圖像送入計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)中完成對(duì)成像光斑能量分布與形狀分布的分析； (3)湍流強(qiáng)度測(cè)試儀放在大氣中記錄當(dāng)時(shí)大氣湍流強(qiáng)度，并將測(cè)量值送入計(jì)算機(jī);計(jì)算機(jī)根據(jù)測(cè)量的湍流強(qiáng)度值發(fā)出控制命令給控制裝置;控制裝置根據(jù)具體控制命令調(diào)整變焦光纖耦合透鏡組的焦距，使耦合效率達(dá)到最大值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大氣湍流中光纖耦合效率測(cè)試裝置，其特征在于：激光器的發(fā)射端對(duì)準(zhǔn)光束整形裝置，激光器發(fā)射的光路經(jīng)過(guò)光束整形裝置和大氣介質(zhì)后被接收光學(xué)系統(tǒng)接收，接收光學(xué)系統(tǒng)出射激光對(duì)準(zhǔn)分光棱鏡，分光棱鏡分出的兩束激光，一束激光對(duì)準(zhǔn)哈特曼傳感器的接收端，另一束激光對(duì)準(zhǔn)變焦光纖耦合透鏡組的接收端，變焦光纖耦合透鏡組發(fā)射端射出的激光經(jīng)過(guò)光纖傳給光功率計(jì)接收；哈特曼傳感器通過(guò)導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)通過(guò)導(dǎo)線連接湍流強(qiáng)度測(cè)試儀和控制裝置，控制裝置通過(guò)導(dǎo)線與變焦光纖耦合透鏡組相連；其能實(shí)現(xiàn)大氣湍流中光纖耦合效率的測(cè)量。
【IPC分類】G01M11/02, G01M11/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105444991
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510754734
【發(fā)明人】趙馨, 宋延嵩, 劉云清, 張雷
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)春理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月9日