全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備的制造方法
【專利摘要】全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備，屬于空間信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，為了解決現(xiàn)有的光交叉連接路由設(shè)備存在的空間光與光纖耦合插入損耗大、輸入輸出為兩個端口、多個光纖天線和捕獲跟蹤系統(tǒng)導(dǎo)致設(shè)備復(fù)雜的問題，入射光將依次經(jīng)過主鏡、次鏡、折疊鏡和三鏡后進(jìn)入后續(xù)光路；擴束準(zhǔn)直透鏡與三鏡光軸對準(zhǔn)，振鏡與光軸成45°放置；第一雙色分光片、第二雙色分光片與振鏡平行放置；平面光柵與第一雙色分光片反射光軸成135°放置；透鏡組和微變形鏡沿著平行光柵衍射光軸垂直放置；第一會聚透鏡和第二會聚透鏡分別與第二雙色分光片透射光軸和反射光軸垂直放置；CCD相機放置于第一會聚透鏡的焦平面，信標(biāo)光激光器放置于第二會聚透鏡的焦平面。
【專利說明】
全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備，屬于空間信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]空間信息網(wǎng)絡(luò)是未來國家信息戰(zhàn)略的重要組成部分，將能融合多維信息資源以支持我國國家安全、航天航空、工農(nóng)業(yè)、抗震救災(zāi)等領(lǐng)域的戰(zhàn)略信息服務(wù)。目前空間信息網(wǎng)絡(luò)多采用微波和激光共存鏈路。而激光通信以其寬帶、高速、輕型和保密性好的優(yōu)勢，成為未來空間大容量信息保密、實時傳輸?shù)闹匾Ｊ胶桶l(fā)展方向。而空間信息網(wǎng)絡(luò)需要實現(xiàn)動態(tài)波長選路和對光網(wǎng)絡(luò)靈活、有效的管理，而實現(xiàn)此功能就需要有適用于全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備。
[0003]光交叉連接設(shè)備常用于地面光纖通信系統(tǒng)，暫時沒有發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于空間激光通信及空間信息網(wǎng)絡(luò)的光交叉連接設(shè)備。與本發(fā)明最接近的是東南大學(xué)的碩士學(xué)位論文趙波.面向OXC的MEMS光開關(guān)設(shè)計與分析技術(shù)[D].東南大學(xué)，2004.3。論文提出了一種基于MEMS光開光的波長選擇交叉連接設(shè)備，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，該裝置結(jié)構(gòu)包括:輸入光纖1、解波分復(fù)用器2、二維MEMS光開關(guān)3、波分復(fù)用器4、輸出光纖5。裝置具體工作過程如下:工作時輸入光纖I將不同波長復(fù)用光信號輸入解波分復(fù)用器2，進(jìn)行解波長復(fù)用，單波長信號進(jìn)入二維MEMS光開關(guān)3，通過控制MEMS上微小反射鏡的開與關(guān)，將單波長信號重新分配路由，輸出進(jìn)入波分復(fù)用器4進(jìn)行波長復(fù)用，最后連接輸出光纖5輸出復(fù)用光信號。
[0004]該設(shè)備能夠?qū)Χ嗦份斎胄盘栔匦路峙?，不過該設(shè)備輸入和輸入采用光纖，只適用于光纖通信網(wǎng)絡(luò)，如放入空間網(wǎng)絡(luò)將帶來空間光與光纖耦合插入損耗大的問題。另外設(shè)備存在輸入輸出為兩個端口的問題，不適合未來空間激光通信結(jié)構(gòu)使用。再者該設(shè)備應(yīng)用于空間激光通信，每一路光纖都需要一個光學(xué)天線和捕獲跟蹤系統(tǒng)，隨著光纖數(shù)的增加，將極大增加設(shè)備的復(fù)雜程度、重量、體積等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的光交叉連接路由設(shè)備應(yīng)用于空間信息網(wǎng)絡(luò)后出現(xiàn)的空間光與光纖耦合插入損耗大、輸入輸出為兩個端口、多個光纖天線和捕獲跟蹤系統(tǒng)導(dǎo)致設(shè)備復(fù)雜的問題，提出一種基于空間光元件的結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、共光學(xué)天線、同端口輸入輸出的全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備。
[0006]本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0007]全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備，其特征是，該設(shè)備包括主鏡、次鏡、折疊鏡、三鏡、擴束準(zhǔn)直透鏡、振鏡、第一雙色分光片、平面光柵、透鏡組、微變形鏡、第二雙色分光片、第一會聚透鏡、(XD相機、第二會聚透鏡和信標(biāo)光激光器；
[0008]主鏡、次鏡、折疊鏡和三鏡組成離軸三反光學(xué)天線，入射光將依次經(jīng)過主鏡、次鏡、折置鏡和二鏡后進(jìn)入后續(xù)光路；
[0009]擴束準(zhǔn)直透鏡與三鏡光軸對準(zhǔn)，振鏡與光軸成45°放置;第一雙色分光片、第二雙色分光片與振鏡平行放置;平面光柵與第一雙色分光片反射光軸成135°放置;透鏡組和微變形鏡沿著平行光柵衍射光軸垂直放置；
[0010]第一會聚透鏡和第二會聚透鏡分別與第二雙色分光片透射光軸和反射光軸垂直放置;CCD相機放置于第一會聚透鏡的焦平面，信標(biāo)光激光器放置于第二會聚透鏡的焦平面。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:1、本發(fā)明采用全空間光器件避免了空間光與光纖耦合插入損耗大的問題，可增加通信距離和空間激光通信適應(yīng)性;2、本發(fā)明使用共光路進(jìn)出的方式，避免了現(xiàn)有發(fā)明輸入輸出為兩個端口的問題，簡化結(jié)構(gòu)滿足衛(wèi)星平臺等要求;3、本發(fā)明采用單一天線和捕獲跟蹤系統(tǒng)滿足多個用戶的波長路由的要求，減少了設(shè)備的復(fù)雜程度、重量、體積等。
[0012]本發(fā)明設(shè)計了全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備，實現(xiàn)空間多用戶各波長重新分配路由，相比于現(xiàn)有光交叉連接設(shè)備，滿足了空間激光通信的要求:基于空間光元件的結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、共光學(xué)天線和捕獲跟蹤系統(tǒng)、同端口輸入輸出，適用于未來寬帶空間信息網(wǎng)絡(luò)。
【附圖說明】
[0013]圖1為現(xiàn)有基于MEMS光開關(guān)的波長選擇交叉連接設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]如圖2所示，本發(fā)明全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備，包括主鏡6、次鏡7、折疊鏡8、三鏡9、擴束準(zhǔn)直透鏡10、振鏡11、第一雙色分光片12、平面光柵13、透鏡組14、微變形鏡15、第二雙色分光片16、第一會聚透鏡17、C⑶相機18、第二會聚透鏡19和信標(biāo)光激光器20。
[0017]主鏡6、次鏡7、折疊鏡8和三鏡9組成離軸三反光學(xué)天線。入射光將依次經(jīng)過主鏡6、次鏡7、折疊鏡8和三鏡9后進(jìn)入后續(xù)光路。
[0018]擴束準(zhǔn)直透鏡10與三鏡9光軸對準(zhǔn)，振鏡11與光軸成45°放置。第一雙色分光片12、第二雙色分光片16與振鏡11平行放置。平面光柵13與第一雙色分光片12反射光軸成135°放置。透鏡組14和微變形鏡15沿著平行光柵衍射光軸垂直放置。
[0019]第一會聚透鏡17和第二會聚透鏡19分別與第二雙色分光片16透射光軸和反射光軸垂直放置。CXD相機18放置于第一會聚透鏡17的焦平面，信標(biāo)光激光器20放置于第二會聚透鏡19的焦平面。
[0020]主鏡6、次鏡7、折疊鏡8和三鏡9鍍有800nm、1550nm波段全反射膜。
[0021]折疊鏡8是由三塊平面反射鏡水平直線放置組成;三鏡9由三塊曲率半徑相同的反射鏡組成，可完成多用戶的光交叉連接，也可減少加工成本和周期。
[0022]振鏡11鍍有800nm、1550nm波段全反射膜用于實現(xiàn)信標(biāo)光斑二維對準(zhǔn)。第一雙色分光片12對1550nm波段光反射，對800nm波段光透射。第二雙色分光片16用于分離間隔大于20nm的800nm波段接收光和發(fā)射光。平面光柵13為1550nm波段，實現(xiàn)對入射光進(jìn)行分光解復(fù)用和復(fù)用。所述微變形鏡鍍15有1550nm波段全反射膜，可完成小角度的光束偏轉(zhuǎn)。所述信標(biāo)光激光器20發(fā)射800nm波段激光。
[0023]具體工作過程如下:
[0024]捕獲跟蹤過程:合作方信標(biāo)光依次經(jīng)過主鏡6、次鏡7、折疊鏡8、三鏡9、擴束準(zhǔn)直透鏡10、振鏡11、第一雙色分光片12、第二雙色分光片16、第一會聚透鏡17進(jìn)入CCD相機18?；谙鄼C革E面的光斑位置控制振鏡11完成光軸對準(zhǔn)，同時信標(biāo)光激光器20發(fā)射信標(biāo)光依次經(jīng)過第二會聚透鏡19、第二雙色分光片16、第一雙色分光片12、振鏡11、擴束準(zhǔn)直透鏡10、三鏡
9、折疊鏡8、次鏡7、主鏡6，而后發(fā)射出去輔助對方光軸對準(zhǔn)。
[0025]光交叉連接過程:從不同角度入射的多路信號光依次經(jīng)過主鏡6、次鏡7、折疊鏡8、三鏡9。不同角度入射光來自不同的用戶，且入射光中包含多個互異波長。光經(jīng)過三鏡9會聚到擴束準(zhǔn)直透鏡10完成光束的準(zhǔn)直和擴束。經(jīng)過準(zhǔn)直擴束的光依次經(jīng)過振鏡11和第一雙色分光片12反射到平面光柵13上，平面光柵13具有分光功能可將不同用戶的多波長光進(jìn)行分光解復(fù)用。光再經(jīng)過透鏡組14使不同波長的光投射到微變形鏡15表面。由于微變形鏡15表面不同位置對于不同的波長，可控制和調(diào)整微變形鏡15多個鏡面的反射角度，對不同波長進(jìn)行反射并選擇不同角度進(jìn)入透鏡組14，再進(jìn)入平面光柵13完成波長復(fù)用。完成波長復(fù)用的光按照原路依次經(jīng)過第一雙色分光片12、振鏡11、擴束準(zhǔn)直透鏡10、三鏡9、折疊鏡8、次鏡
7、主鏡6，并從不同角度出射，從而實現(xiàn)不同用戶的各波長重新分配，完成空間激光通信全光多用戶交叉連接。
[0026]本發(fā)明全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備，隨著各種光電材料和反射鏡材料的不斷發(fā)展，將會得到更輕小型、更多用戶、更有效的光交叉連接裝置，其應(yīng)用也將更加廣泛。
【主權(quán)項】
1.全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備，其特征是，該設(shè)備包括主鏡(6)、次鏡(7)、折疊鏡(8)、三鏡(9)、擴束準(zhǔn)直透鏡(10)、振鏡(11)、第一雙色分光片(12)、平面光柵(13)、透鏡組(14)、微變形鏡(15)、第二雙色分光片(16)、第一會聚透鏡(17)、CCD相機(18)、第二會聚透鏡(19)和信標(biāo)光激光器(20); 主鏡(6)、次鏡(7)、折疊鏡(8)和三鏡(9)組成離軸三反光學(xué)天線，入射光將依次經(jīng)過主鏡(6)、次鏡(7)、折疊鏡(8)和三鏡(9)后進(jìn)入后續(xù)光路； 擴束準(zhǔn)直透鏡(10)與三鏡(9)光軸對準(zhǔn)，振鏡(I I)與光軸成45°放置;第一雙色分光片(12)、第二雙色分光片(16)與振鏡(II)平行放置;平面光柵(13)與第一雙色分光片(12)反射光軸成135°放置;透鏡組(14)和微變形鏡(15)沿著平行光柵衍射光軸垂直放置； 第一會聚透鏡(17)和第二會聚透鏡(19)分別與第二雙色分光片(16)透射光軸和反射光軸垂直放置;CCD相機(18)放置于第一會聚透鏡(17)的焦平面，信標(biāo)光激光器(20)放置于第二會聚透鏡(19)的焦平面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備，其特征是，所述主鏡(6)、次鏡(7)、折疊鏡(8)和三鏡(9)鍍有800nm、1550nm波段全反射膜。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備，其特征是，所述折疊鏡(8)是由三塊平面反射鏡水平直線放置組成;三鏡(9)由三塊曲率半徑相同的反射鏡組成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備，其特征是，所述振鏡(11)鍍有800nm和1550nm波段全反射膜。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備，其特征是，所述第一雙色分光片(12)對1550nm波段光反射，對800nm波段光透射。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備，其特征是，所述第二雙色分光片(16)用于分離間隔大于20nm的SOOnm波段接收光和發(fā)射光。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備，其特征是，所述平面光柵(13)為1550nm波段，實現(xiàn)對入射光進(jìn)行分光解復(fù)用和復(fù)用。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備，其特征是，所述微變形鏡(15)鍍有1550nm波段全反射膜，可完成小角度的光束偏轉(zhuǎn)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光空間信息網(wǎng)多用戶交叉連接設(shè)備，其特征是，所述信標(biāo)光激光器(20)發(fā)射800nm波段激光。
【文檔編號】G02B6/35GK105891964SQ201610301121
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】張鵬, 都權(quán)力, 王天樞, 李曉燕, 劉顯著, 張立中, 姜會林
【申請人】長春理工大學(xué)