[发明专利]一种空间光通信系统收发轴一致性的校准装置及方法

权利要求书

1.一种空间光通信系统收发轴一致性的校准装置，其特征在于，包括高倍率光束变换系统、平面反射镜、分束镜、高质量聚焦透镜、QD探测器、扫描反射镜、平行光束发射模块、五维调整机构及处理控制计算机；光电器件按照光传输方向相应排列，被测空间光通信终端位于高倍率光束变换系统之前，所述QD探测器位于高质量聚焦透镜后焦面上；所述QD探测器位于调整精度为1微米的五维调整机构上；校准过程为：

步骤1：检验平行参考光束经分束镜后的两臂光轴垂直，即QD探测器接收到两臂的光点完全重合：打开平行光束发射模块出射小口径平行光束，平行光束经扫描反射镜，1：1分束镜镜后，其中50％平行光束经分束镜反射后通过高倍率光束变换系统扩束为大口径平行光束，再由标准平面反射镜原路反射回，经高倍率光束变换系统、分束镜、高质量聚焦透镜后由QD探测器接收探测，另50％平行光束经分束镜透射后，由平面反射镜原路反射回，经分束镜反射由高质量聚焦透镜会聚后由QD探测器接收探测，调整扫描镜、平面反射镜、标准平面反射镜及五维调整机构使得平行光束平行于高倍率光束变换系统的光轴且经分束镜后的路光聚焦于QD探测器的同一点；

步骤2：被测空间光通信端机指向调整：将标准平面反射镜移走，替换为空间光通信端机，调整被测光端机系统光轴与高倍率光束变换系统光轴重合；

步骤3：空间光通信端机接收光轴测量：打开平行光束发射模块出射小口径平行光束，空间光通信端机接收探测，微调其指向，使得端机内的探测器接收到的光斑准确位于视场中心，记录此时QD探测器的光斑位置信息(x1,y1)；

步骤4：空间光通信端机发射光轴测量：关闭平行光束发射模块，打开空间光通信端机激光发射系统，记录此时QD探测器的光斑位置信息(x2,y2)；

步骤5：计算得出空间光通信端机发射光轴与接收光轴之间的偏差：空间光通信端机发射光轴与接收光轴之间偏差δ为：

δ＝((x2－x1)²+(y2－y1)²)^0.5/f

其中，f为光束变换系统1和聚焦透镜4的有效焦距。

2.如权利要求1所述的空间光通信系统收发轴一致性的校准装置，其特征在于，所述高倍率光束变换系统的光轴与被测空间光通信终端的光轴平行并且有效口径大于被测空间光通信终端出射光束口径。

3.如权利要求1所述的空间光通信系统收发轴一致性的校准装置，其特征在于，所述的平面反射镜其面形精度优于PVλ/20。

4.如权利要求1所述的空间光通信系统收发轴一致性的校准装置，其特征在于，所述平行光束发射模块出射的标准平行光束达到衍射极限。

5.一种空间光通信系统收发轴一致性的校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：检验平行参考光束经分束镜后的两臂光轴垂直，即QD探测器接收到两臂的光点完全重合：打开平行光束发射模块出射小口径平行光束，平行光束经扫描反射镜，1：1分束镜镜后，其中50％平行光束经分束镜反射后通过高倍率光束变换系统扩束为大口径平行光束，再由标准平面反射镜原路反射回，经高倍率光束变换系统、分束镜、高质量聚焦透镜后由QD探测器接收探测，另50％平行光束经分束镜透射后，由平面反射镜原路反射回，经分束镜反射由高质量聚焦透镜会聚后由QD探测器接收探测，调整扫描镜、平面反射镜、标准平面反射镜及五维调整机构使得平行光束平行于高倍率光束变换系统的光轴且经分束镜后的路光聚焦于QD探测器的同一点；

步骤2：被测空间光通信端机指向调整：将标准平面反射镜移走，替换为空间光通信端机，调整被测光端机系统光轴与高倍率光束变换系统光轴重合；

步骤3：空间光通信端机接收光轴测量：打开平行光束发射模块出射小口径平行光束，空间光通信端机接收探测，微调其指向，使得端机内的探测器接收到的光斑准确位于视场中心，记录此时QD探测器的光斑位置信息x1,y1；

步骤4：空间光通信端机发射光轴测量：关闭平行光束发射模块，打开空间光通信端机激光发射系统，记录此时QD探测器的光斑位置信息x2,y2；

步骤5：计算得出空间光通信端机发射光轴与接收光轴之间的偏差：空间光通信端机发射光轴与接收光轴之间偏差δ为：

δ＝((x2－x1)²+(y2－y1)²)^0.5/f

其中，f为光束变换系统1和聚焦透镜4的有效焦距。