機載激光通信系統(tǒng)環(huán)境離焦自適應補償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于空間激光通信領(lǐng)域，特別是涉及一種機載激光通信系統(tǒng)環(huán)境離焦自適應補償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對于機載平臺的激光通信終端來說，溫度引起的材料脹縮、氣壓引起的空氣密度變化、高速飛行引起的氣動光學效應，都將導致通信終端中光學系統(tǒng)離焦。在文獻“機載激光通信中氣動光學的影響及補償”以及“The aero optics effect on near space lasercommunicat1n optical system”中提到，可采用固定光學鏡組對溫度或附面層引起的離焦進行補償。但該方法僅對某一量級的離焦進行補償，不能全面的對氣壓、氣動光學效應等其他環(huán)境引起的離焦進行實時的動態(tài)補償。申請?zhí)枮?01210445099.7，名稱為“基于楔形棱鏡補償光學焦平面的裝置”的專利，采用棱鏡和透鏡組的移動作為執(zhí)行機構(gòu)對離焦進行補償，但這種方法的執(zhí)行機構(gòu)體積大、結(jié)構(gòu)復雜，且響應速度較慢。目前還有一種通行方法，即控制移動探測器與光學系統(tǒng)之間的相對位置進行離焦補償，但該方法結(jié)構(gòu)復雜、精度不易控制。為此需要設計一種機載激光通信系統(tǒng)環(huán)境離焦自適應補償方法，可以對各種環(huán)境因素造成的光學系統(tǒng)離焦進行綜合動態(tài)補償，提高通信系統(tǒng)響應速度，利于結(jié)構(gòu)輕小型化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種響應速度快、能夠動態(tài)補償各種環(huán)境離焦的機載激光通信系統(tǒng)環(huán)境離焦自適應補償方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明的一種機載激光通信系統(tǒng)環(huán)境離焦自適應補償方法，包括以下步驟，
[0005]步驟一、利用光學天線對機載激光通信系統(tǒng)的激光光束進行縮束，縮束后的激光光束進入光學天線后部沿光軸方向設置的液體透鏡，液體透鏡通過電控信號控制，連續(xù)改變焦距；
[0006]步驟二、激光光束經(jīng)過液體透鏡后，經(jīng)第一分光片分光，一路激光光束由離焦探測光學模塊會聚到圖像探測器上，一路激光光束進入收發(fā)子光學系統(tǒng)中的第二分光片，圖像探測器判讀激光光斑直徑，并將激光光斑直徑信息傳遞給系統(tǒng)控制器；
[0007]步驟三、系統(tǒng)控制器根據(jù)激光光斑直徑，計算得出激光通信系統(tǒng)環(huán)境離焦量，進而獲得需要液體透鏡的補償量，并將液體透鏡的補償量轉(zhuǎn)化為電控信號，傳遞給液體透鏡，液體透鏡接收電控信號后，改變曲率半徑，進而改變焦距對離焦自適應補償；
[0008]步驟四、步驟二中所述的收發(fā)子光學系統(tǒng)內(nèi)設有通信發(fā)射單元、通信接收單元、信標發(fā)射單元、信標接收單元，通信發(fā)射單元用于通信激光光束發(fā)射，通信接收單元用于通信激光光束接收，信標發(fā)射單元用于信標激光光束發(fā)射，信標接收單元用于信標激光光束接收，通信激光光束發(fā)射與接收、信標激光光束發(fā)射與接收均通過液體透鏡，并共用光學天線。
[0009]所述的離焦探測光學模塊和圖像探測器位于收發(fā)子光學系統(tǒng)中，具體設置于激光光束經(jīng)分光后的一路子光路中。
[0010]所述的離焦探測光學模塊和圖像探測器位于收發(fā)子光學系統(tǒng)中，具體設置于激光光束經(jīng)第一分光片分光后的信標跟蹤子光路中，圖像探測器采用信標接收單元中的信標跟蹤探測器
[0011]所述的圖像探測器采用CXD或CMOS探測器。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
[0013]1.本發(fā)明利用液體透鏡作為離焦補償執(zhí)行機構(gòu)，不需要移動任何光學部件，不僅響應速度快，功耗低，而且結(jié)構(gòu)也易于實現(xiàn)輕小型化，適合機載平臺等對終端體積及功耗有較嚴格要求的應用領(lǐng)域；
[0014]2.實現(xiàn)了環(huán)境離焦自適應補償，液體透鏡、離焦探測光學模塊、圖像探測器、系統(tǒng)控制器、液體透鏡依次連接，形成一個閉環(huán)，整個離焦補償過程是一個閉環(huán)的自適應補償過程，適合復雜動態(tài)環(huán)境變化；
[0015]3.液體透鏡通過電控信號控制，連續(xù)改變焦距，誤差積累少，因此補償精度高且易于控制。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明機載激光通信系統(tǒng)環(huán)境離焦自適應補償方法的原理示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明機載激光通信系統(tǒng)環(huán)境離焦自適應補償方法的離焦探測光學模塊位于收發(fā)子光學系統(tǒng)中時的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0019]由圖1-圖2可知，本發(fā)明的一種機載激光通信系統(tǒng)環(huán)境離焦自適應補償方法，包括以下步驟，
[0020]步驟一、利用光學天線I對機載激光通信系統(tǒng)的激光光束進行縮束，縮束后的激光光束進入光學天線I后部沿光軸方向設置的液體透鏡2，液體透鏡2通過電控信號控制，連續(xù)改變焦距；
[0021]步驟二、激光光束經(jīng)過液體透鏡2后，經(jīng)第一分光片6分光，一路激光光束由離焦探測光學模塊3會聚到圖像探測器4上，一路激光光束進入收發(fā)子光學系統(tǒng)7中的第二分光片8，圖像探測器4判讀激光光斑直徑，并將激光光斑直徑信息傳遞給系統(tǒng)控制器5 ;
[0022]步驟三、系統(tǒng)控制器5根據(jù)激光光斑直徑，計算得出激光通信系統(tǒng)環(huán)境離焦量，進而獲得需要液體透鏡2的補償量，并將液體透鏡2的補償量轉(zhuǎn)化為電控信號，傳遞給液體透鏡2，液體透鏡2接收電控信號后，改變曲率半徑，進而改變焦距對離焦自適應補償；
[0023]步驟四、步驟二中所述的收發(fā)子光學系統(tǒng)7內(nèi)設有通信發(fā)射單元9、通信接收單元10、信標發(fā)射單元13、信標接收單元14，通信發(fā)射單元9用于通信激光光束發(fā)射，通信接收單元10用于通信激光光束接收，信標發(fā)射單元13用于信標激光光束發(fā)射，信標接收單元14用于信標激光光束接收，通信激光光束發(fā)射與接收、信標激光光束發(fā)射與接收均通過液體透鏡2，并共用光學天線I。
[0024]所述的離焦探測光學模塊3和圖像探測器4位于收發(fā)子光學系統(tǒng)7中，具體設置于激光光束經(jīng)分光后的一路子光路中。
[0025]所述的離焦探測光學模塊3和圖像探測器4位于收發(fā)子光學系統(tǒng)7中，具體設置于激光光束經(jīng)第一分光片6分光后的信標跟蹤子光路中，圖像探測器4采用信標接收單元14中的信標跟蹤