[发明专利]基于光束变换的大口径激光远场分布检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及空间光通信测试技术领域，尤其涉及一种基于光束变换的大口径激光远场分布检测系统及方法。 

背景技术

空间光通信是以激光作为信息载体在空间进行高速数据传输的通信方式，是现代大容量空间通信领域的重要研究方向，具有容量大、速率高、体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、保密性和安全性好等优点，因此具有广阔的军事和民用前景。过去20年内，世界各发达国家对卫星轨道之间、星地、空地等各种形式的光通信系统进行了广泛的研究，我国的空间光通信技术也有了较大发展。 

在空间光通信终端的研制过程中，端机射入光束的远场分布是空间光通信终端的重要指标，对链路功率进行核算及端机性能评估具有重要的意义，必须进行精确测量。国内外现有对远场分布的测试方法主要为透镜焦平面法，测试系统主要由长焦凸透镜和CCD相机组成，由位于透镜焦平面上的CCD相机得到空间光通信终端发射的通信光远场能量分布，这种方案聚焦成像镜为透射式设计，为了消除像差而采用了非球面，且由于系统体积结构的限制焦距一般不超过10m，不适用于通信工作波长不同的多种空间光通信端机激光远场分布高精度测试；另外，由于现有激光通信端机的通光口径大小从十几毫米到上百毫米，因单透镜透射式系统焦距固定，衍射光斑变化较大测试不方便。 

因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。 

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于光束变换的大口径激光远场分布检测系统及方法，实现光束的近场分布向远场分布的转换测量，提高对光束远场分布的检测准确性。 

为解决上述技术问题，本发明技术方案包括： 

一种高倍率光束转换装置，其包括壳体，其中，所述壳体上设置有用于射入光的入射窗口与用于射出光的出射窗口，所述入射窗口与所述出射窗口之间的壳体内设置有抛物面主镜、抛物面次镜与平面反光镜，所述抛物面主镜设置在与所述入射窗口对应处，所述抛物面次镜设置在所述入射窗口下方，所述抛物面次镜与所述平面反光镜相对应，所述射入光平行照射到所述抛物面主镜上，所述抛物面主镜将所述射入光反射至所述抛物面次镜，所述抛物面次镜再将反射的所述射入光平行反射至所述平面反光镜，形成平行的射出光由所述出射窗口射 出。 

所述的高倍率光束转换装置，其中，所述入射窗口设置在所述壳体左侧，所述出射窗口设置在所述壳体底部；所述射入光与所述射出光呈垂直状态。 

所述的高倍率光束转换装置，其中，所述抛物面次镜设置在所述抛物面主镜反射光焦点的后方。 

一种用于空间光通信大口径激光远场分布的检测系统，其包括用于发出射入光的被测光端机与分析控制中心，其中，所述检测系统还包括高倍率光束转换装置与五维调节机构，所述高倍率光束转换装置与所述五维调节机构之间自上而下依次设置有光学衰减片转轮、傅里叶变换透镜与CCD探测器，所述CCD探测器设置在所述五维调节机构上，所述光学衰减片转轮、所述CCD探测器、所述五维调节机构分别与所述分析控制中心通信连接；射入光经高倍率光束转换装置转换后依次通过光学衰减片转轮、傅里叶变换透镜，由五维调节机构上的CCD探测器接收。 

所述的检测系统，其中，所述高倍率光束转换装置包括壳体，所述壳体上设置有用于射入光的入射窗口与用于射出光的出射窗口，所述入射窗口与所述出射窗口之间的壳体内设置有抛物面主镜、抛物面次镜与平面反光镜，所述抛物面主镜设置在与所述入射窗口对应处，所述抛物面次镜设置在所述入射窗口下方，所述抛物面次镜与所述平面反光镜相对应，所述射入光平行照射到所述抛物面主镜上，所述抛物面主镜将所述射入光反射至所述抛物面次镜，所述抛物面次镜再将反射的所述射入光平行反射至所述平面反光镜，形成平行的射出光由所述出射窗口射出。 

所述的检测系统，其中，所述入射窗口设置在所述壳体左侧，所述出射窗口设置在所述壳体底部；所述射入光与所述射出光呈垂直状态。 

所述的检测系统，其中，所述抛物面次镜设置在所述抛物面主镜反射光焦点的后方。 

一种用于空间光通信大口径激光远场分布的检测方法，其包括以下步骤：使被测光端机的光轴与高倍率光束转换装置的光轴相重合，所述被测光端机发出大口径的射入光经所述高倍率光束转换装置转换为小口径的射出光，所述射出光依次经过光学衰减片转轮、傅里叶变换透镜，由五维调节机构上的CCD探测器接收，分析控制中心采集所述CCD探测器的数据得到所述射入光的远场分布图样。 

所述的检测方法，其中，上述步骤具体的还包括：调整所述光学衰减片转轮的位置，使所述CCD探测器获取图像的图像信噪比最高。