[发明专利]一种双快速反射镜精跟踪装置及方法

权利要求书

1.一种双快速反射镜精跟踪装置，其特征在于包括：精快速反射镜（1）、高精快速反射镜（2）、精探测器（3）、高精探测器（4）、通信光（5）、信标光（6）、通信光接收模块（7）、第一中继分光镜（8）、第二中继分光镜（9）和控制器（10）；其中精快速反射镜（1）、高精快速反射镜（2）布置在通信光接收模块（7）的前面；所述通信光接收模块（7）布置在高精快速反射镜（2）和高精探测器（4）之间，通信光（5）和信标光（6）由远距离的另一通信终端发出；

在通信光传输不受大气湍流影响的实验室条件下，本地的通信终端和另一通信终端保持相对静止状态时，将本地的通信终端和另一通信终端保持相对静止状态对准后，控制器（10）将精快速反射镜（1）和高精快速反射镜（2）保持在零位状态，从另一通信终端发出的通信光（5）和信标光（6）同时分别经过精快速反射镜（1）和高精快速反射镜（2）全反射，全反射后的通信光（5）经第一中继分光镜（8）全反射后进入通信光接收模块（7）；全反射后的信标光（6）经第一中继分光镜（8）透射后到达第二中继分光镜（9），第二中继分光镜（9）反射的信标光（6）进入精探测器（3）靶面，第二中继分光镜（9）透射的信标光（6）进入高精探测器（4）靶面；

在空间光通信试验中，本地的通信终端和另一通信终端保持相距5km～600km的距离，本地通信终端中接收视场最大的精探测器（3）无法直接探测到信标光（6），接收视场较小的高精探测器（4）和接收视场最小的通信光接收模块（7）更不可能接收到信标光（6）和信号光（5），在精快速反射镜（1）和高精快速反射镜（2）保持零位状态时，信标光（6）无法进入高精探测器（4）的靶面，通信光接收模块（7）也不可能接收到信号光（5），无法建立本地的通信终端和另一通信终端之间的光链接，此时，本地通信终端首先通过外部粗捕获机构对信标光实现粗捕获，通信终端的粗捕获跟踪机构只能够保证在精快速反射镜（1）和高精快速反射镜（2）保持零位状态时信标光（6）经过精快速反射镜（1）全反射、高精快速反射镜（2）全反射、第一中继分光镜（8）透射、第二中继分光镜（9）反射后能够进入到接收视场较大的精探测器（3）靶面，但该外部粗捕获机构无法保证信标光（6）和通信光（5）分别进入接收视场较小的高精探测器（4）和接收视场最小的通信光接收模块（7），此时控制器（10）根据精探测器（3）信号控制精快速反射镜（1）偏转，使信标光（6）进入精探测器（3）靶面的中心区域，并同时进入高精探测器（4）靶面，控制器（10）根据高精探测器（4）信号控制控制高精快速反射镜（2）偏转并同时将高精快速反射镜（2）的偏转位置引导精快速反射镜（1）随动偏转，使信标光（6）一直稳定在高精探测器（4）的视场中心，保证了通信光（5）完全被通信光接收模块（7）接收。

2.根据权利要求1所述的双快速反射镜精跟踪装置，其特征在于：所述的精快速反射镜（1）的偏转范围大于等于±10mrad，一阶谐振频率大于等于10Hz，二阶谐振频率大于等于60Hz。

3.根据权利要求1所述的双快速反射镜精跟踪装置，其特征在于：所述精探测器（3）的工作帧频为50Hz～200Hz，靶面大小512*512。

4.根据权利要求1所述的双快速反射镜精跟踪装置，其特征在于：所述高精快速反射镜（2）的偏转范围大于等于±1mrad，一阶谐振频率大于等于300Hz，二阶谐振频率大于等于1KHz。

5.根据权利要求1所述的双快速反射镜精跟踪装置，其特征在于：所述高精探测器（4）工作帧频为1KHz～4kHz时，靶面大小128*128。

6.根据权利要求1所述的双快速反射镜精跟踪装置，其特征在于：所述中继分光镜的数目在本发明的光路布局中没有局限，只要精快速反射镜（1）、高精快速反射镜（2）均布置在精探测器（3）、高精探测器（4）的前面，通信光接收模块（7）布置在快速反射镜FSM和探测器之间即可。

7.一种双快速反射镜精跟踪方法，其特征在于实现步骤如下：

A．由精快速反射镜（1）、高精快速反射镜（2）和探测器组成的精跟踪系统加电初始化，控制器（10）控制精快速反射镜（1）和高精快速反射镜（2）保持零位状态；

B．精探测器（3）捕获到信标光（6）后，控制器（10）提取精探测器（3）的脱靶量信号；

C．控制器（10）将精探测器（3）的信号控制精快速反射镜（1）跟踪信标光（6），使信标光（6）进入高精探测器（4），此时高精快速反射镜（2）仍保持初始化的零位状态；

D．控制器（10）提取高精探测器（4）的脱靶量信号，并将控制精快速反射镜（1）的脱靶量信号由精探测器（3）的信号切换为高精探测器（4）的信号，此时高精快速反射镜（2）仍保持初始化的零位状态；

E．控制器（10）将高精探测器（4）的信号控制高精快速反射镜（2）偏转，并将高精快速反射镜（2）的位置信号引精快速反射镜（1）随动偏转。