本發(fā)明屬于空間激光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種離軸反射式光學(xué)天線及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在激光通信系統(tǒng)中，用于空間光通信的收發(fā)端機(jī)在開(kāi)始激光通信之前，必須將收發(fā)端機(jī)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，并且這種對(duì)準(zhǔn)要求有很高的精度。現(xiàn)有的空間光通信光學(xué)天線一般為透射式的光學(xué)透鏡系統(tǒng)，這種光學(xué)天線是采用平行光通過(guò)透鏡匯聚的原理，然而一般用于通信的激光波長(zhǎng)為1550nm或1310nm的非可見(jiàn)光，這給激光通信系統(tǒng)收發(fā)兩端的對(duì)準(zhǔn)調(diào)節(jié)工作帶來(lái)很大的困難，因此目前最好的解決辦法是，先采用可見(jiàn)光波段內(nèi)的激光進(jìn)行系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)，之后再用非可見(jiàn)光實(shí)現(xiàn)激光通信。

然而這種先用可見(jiàn)光波段的激光進(jìn)行系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)，再用非可見(jiàn)光波段的激光進(jìn)行通信的方式，給現(xiàn)有的透鏡式光學(xué)天線帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)，在實(shí)際應(yīng)用中，十分不便。用于對(duì)準(zhǔn)的可見(jiàn)光和用于通信的非可見(jiàn)光具有的波長(zhǎng)不同，在透鏡式光學(xué)系統(tǒng)中存在色差問(wèn)題。在遠(yuǎn)距離自由空間激光通信中，尤其是大氣自然環(huán)境下的激光通信，系統(tǒng)作用距離遠(yuǎn)，鏈路損耗大，接收機(jī)接收到的信號(hào)光功率十分微弱，為了有效的提取光信號(hào)，要求接收系統(tǒng)具有很高的耦合效率。傳統(tǒng)的透鏡式光學(xué)天線，由于通信激光與對(duì)準(zhǔn)激光之間存在色差，即使使用對(duì)準(zhǔn)激光實(shí)現(xiàn)了對(duì)準(zhǔn)，仍會(huì)導(dǎo)致接收端光纖的耦合效率降低，提取的光信號(hào)微弱，無(wú)法滿足系統(tǒng)的使用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用離軸拋物面反射鏡、應(yīng)用于遠(yuǎn)距離自由空間激光通信的離軸反射式光學(xué)天線。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種離軸反射式光學(xué)天線，包括：殼體和設(shè)置在所述殼體內(nèi)的離軸拋物面反射鏡，以及設(shè)置在所述殼體一端的光纖接口；所述光纖接口設(shè)置在所述離軸拋物面反射鏡的焦點(diǎn)處，所述光纖接口用于發(fā)射或接收信號(hào)光后進(jìn)行傳輸。

優(yōu)選地，所述殼體包括第一光通道和第二光通道，所述第一光通道的一端與所述第二光通道的一端相連接；所述離軸拋物面反射鏡設(shè)置在所述第一光通道與所述第二光通道相連接的一端；所述光纖接口設(shè)置在所述第一光通道的另一端，且所述光纖接口位于所述離軸拋物面反射鏡的焦點(diǎn)處。

優(yōu)選地，所述第一光通道與所述第二光通道的夾角小于90度。

優(yōu)選地，所述第一光通道與所述第二光通道的夾角為90度，所述離軸拋物面反射鏡采用離軸角為90度的離軸拋物面反射鏡。

優(yōu)選地，所述第一光通道和所述第二光通道為一體成型結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，還包括與所述殼體的一端可拆卸式固定連接的保護(hù)蓋。

優(yōu)選地，所述保護(hù)蓋與所述殼體螺紋連接或卡合連接。

優(yōu)選地，所述離軸拋物面反射鏡采用離軸拋物金屬膜反射鏡。

優(yōu)選地，所述光纖接口采用sc、st或fc中的一種。

本發(fā)明還提供一種離軸反射式光學(xué)天線系統(tǒng)，用于空間光通信系統(tǒng)中，包括第一發(fā)射天線、第一接收天線、第二發(fā)射天線和第二接收天線；

所述第一發(fā)射天線、所述第一接收天線、所述第二發(fā)射天線和所述第二接收天線均采用以上技術(shù)方案中所述的離軸反射式光學(xué)天線；所述第一發(fā)射天線和第一接收天線位于所述空間光通信系統(tǒng)的一端，所述第二接收天線和第二發(fā)射天線位于所述空間光通信系統(tǒng)的另一端；

所述第一發(fā)射天線與所述第二接收天線相配合，所述第二發(fā)射天線與所述第一接收天線相配合，實(shí)現(xiàn)所述空間光通信系統(tǒng)兩端的光通信。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，采用離軸拋物面反射鏡的光學(xué)天線，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

(1)、本發(fā)明離軸反射式光學(xué)天線使用器件較少，將光纖接口直接設(shè)置在離軸拋物面反射鏡焦點(diǎn)位置處，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單方便。

(2)、本發(fā)明離軸反射式光學(xué)天線采用離軸拋物面反射鏡，并采用離軸準(zhǔn)直耦合方式，耦合效率高。

(3)、本發(fā)明離軸反射式光學(xué)天線，對(duì)不同波段的光具有相同光路，避免了不同波長(zhǎng)的色差對(duì)對(duì)準(zhǔn)裝調(diào)造成的不利影響。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明離軸反射式光學(xué)天線優(yōu)選方案結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明離軸反射式光學(xué)天線系統(tǒng)組成示意圖。

圖中：1、殼體；2、離軸拋物面反射鏡；3、光纖接口；4、保護(hù)蓋；10、第一光通道；11、第二光通道。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其它實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種離軸反射式光學(xué)天線，包括：殼體1和設(shè)置在所述殼體1內(nèi)的離軸拋物面反射鏡2，以及設(shè)置在所述殼體1一端的光纖接口3；所述光纖接口3設(shè)置在所述離軸拋物面反射鏡2的焦點(diǎn)處，所述光纖接口3用于發(fā)射或接收信號(hào)光后進(jìn)行傳輸。

為了進(jìn)一步詳述本發(fā)明，現(xiàn)就本發(fā)明的工作原理說(shuō)明如下：

離軸拋物面反射鏡的焦距在寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)保持不變，基于這一特性，本發(fā)明提供的離軸反射式光學(xué)天線，光纖接口3設(shè)置在離軸拋物面反射鏡2的焦點(diǎn)處，實(shí)現(xiàn)空間光通信中光學(xué)天線的收發(fā)功能；

本發(fā)明提供的離軸反射式光學(xué)天線作為發(fā)射天線，對(duì)準(zhǔn)裝調(diào)階段，信號(hào)發(fā)射光纖首先采用可見(jiàn)激光光源，光源發(fā)射的信號(hào)光經(jīng)發(fā)射光纖從光纖接口出射后，再經(jīng)過(guò)離軸拋物面反射鏡反射準(zhǔn)直，成為平行光束發(fā)射出去；通過(guò)調(diào)整空間光通信系統(tǒng)使可見(jiàn)光平行光束入射到空間光通信另一端的接收天線上；

接收天線也采用離軸反射式光學(xué)天線；平行光束，以一定角度從接收天線的殼體的一端入射到離軸拋物面反射鏡上，入射光經(jīng)過(guò)離軸拋物面反射鏡反射匯聚到光纖接口處，入射光耦合接入光纖接口的接收光纖中；空間光通信系統(tǒng)中接收天線側(cè)的接收裝置處接光功率計(jì)，通過(guò)調(diào)節(jié)空間光通信系統(tǒng)發(fā)射天線的相對(duì)位置和角度，找到接收光功率最大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的位置，該位置即是對(duì)準(zhǔn)位置，保持發(fā)射、接收天線的相對(duì)位置不變，對(duì)準(zhǔn)裝調(diào)完成；

再將發(fā)射光纖的光源由可見(jiàn)激光光源換為非可見(jiàn)光波段的通信激光源，進(jìn)行后續(xù)的通信過(guò)程。

本發(fā)明設(shè)置離軸拋物面反射鏡，采用反射準(zhǔn)直原理進(jìn)行發(fā)射、反射聚焦原理進(jìn)行接收，避免了現(xiàn)有技術(shù)中光學(xué)天線采用透射光學(xué)系統(tǒng)對(duì)不同波長(zhǎng)光產(chǎn)生色差的缺陷，在確保對(duì)準(zhǔn)精度的同時(shí)，極大的提高了耦合效率。同時(shí)由于本發(fā)明光學(xué)天線采用的是離軸式設(shè)計(jì)，避免了共軸式設(shè)計(jì)光路遮擋導(dǎo)致的能量損失。

本發(fā)明的該型離軸反射式光學(xué)天線，其元器件數(shù)量相對(duì)來(lái)說(shuō)較少，耦合效率較高；且生產(chǎn)成本較低，結(jié)構(gòu)和裝調(diào)工藝簡(jiǎn)單，可廣泛應(yīng)用于自由空間激光通信中，擁有廣闊的應(yīng)用前景和商業(yè)價(jià)值。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，如圖1所示，所述殼體1包括第一光通道10和第二光通道11，所述第一光通道10的一端與所述第二光通道11的一端相連接；所述離軸拋物面反射鏡2設(shè)置在所述第一光通道10與所述第二光通道11相連接的一端；所述光纖接口3設(shè)置在所述第一光通道10的另一端，且所述光纖接口3位于所述離軸拋物面反射鏡2的焦點(diǎn)處；

作為接收天線，光信號(hào)從第二光通道11進(jìn)入，經(jīng)過(guò)設(shè)置在第一光通道10和第二光通道11連接處的離軸拋物面反射鏡2反射，匯聚到第一光通道10另一端的光纖接口3處，由光纖接口3進(jìn)行傳輸；與之相類似，作為發(fā)射天線的光路傳輸過(guò)程這里就不再贅述了。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述第一光通道10與所述第二光通道11的夾角小于或等于90度。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述第一光通道10和所述第二光通道11為一體成型結(jié)構(gòu)；使用起來(lái)更牢固。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，還包括與所述殼體1的一端可拆卸式固定連接的保護(hù)蓋4；保護(hù)蓋4可有效防護(hù)離軸拋物面反射鏡2，在系統(tǒng)不使用時(shí)，可防止異物進(jìn)入，降低發(fā)射天線內(nèi)光學(xué)器件被污染損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

進(jìn)一步地，作為具體選擇，所述保護(hù)蓋4與所述殼體1螺紋連接或卡合連接。

對(duì)于上述實(shí)施方式，第一光通道10和第二光通道11的口徑，以及離軸拋物面反射鏡2的焦距、離軸角度，可根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行調(diào)整。

作為一種具體的實(shí)施方式，所述離軸拋物面反射鏡2采用離軸拋物金屬膜反射鏡。離軸拋物面金屬反射鏡技術(shù)成熟，具有鍍金(鋁)膜、多種離軸角及尺寸規(guī)格選擇，采購(gòu)方便，便于不同應(yīng)用場(chǎng)景的光學(xué)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。

作為一種具體的實(shí)施方式，所述光纖接口3采用sc、st或fc中的一種。

此外，如圖2所示，本發(fā)明還提供一種離軸反射式光學(xué)天線系統(tǒng)，用于空間光通信系統(tǒng)中，包括第一發(fā)射天線、第一接收天線、第二發(fā)射天線和第二接收天線；

所述第一發(fā)射天線、所述第一接收天線、所述第二發(fā)射天線和所述第二接收天線均采用以上技術(shù)方案中所述的離軸反射式光學(xué)天線；所述第一發(fā)射天線和第一接收天線位于所述空間光通信系統(tǒng)的一端，所述第二接收天線和第二發(fā)射天線位于所述空間光通信系統(tǒng)的另一端；

所述第一發(fā)射天線與所述第二接收天線相配合，所述第二發(fā)射天線與所述第一接收天線相配合，實(shí)現(xiàn)所述空間光通信系統(tǒng)兩端的光通信。

采用該離軸反射式光學(xué)天線系統(tǒng)，需通信的兩端分別設(shè)置相配合的發(fā)射天線和接收天線，實(shí)現(xiàn)空間光通信系統(tǒng)兩端的雙向通信。

本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。

本發(fā)明采用采用離軸拋物面反射鏡式的光學(xué)天線，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

(1)、本發(fā)明反射式光學(xué)天線使用器件較少，將光纖接口直接設(shè)置在離軸拋物面反射鏡焦點(diǎn)位置處，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單方便。

(2)、本發(fā)明反射式光學(xué)天線采用離軸拋物面反射鏡，并采用離軸準(zhǔn)直耦合方式，耦合效率高。

(3)、本發(fā)明反射式光學(xué)天線，對(duì)不同波段的光具有相同光路，避免了不同波長(zhǎng)的色差對(duì)對(duì)準(zhǔn)裝調(diào)造成的不利影響。

本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請(qǐng)相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。