[发明专利]一种小型紫外激光卫星通信装置

说明书

本发明提出一种小型紫外激光卫星通信装置，该通信装置的紫外激光器发射激光经过发射整形透镜整形处理，然后发射到分光棱镜上，分成两束光，其中一束光透过分光棱镜经滤光片过滤杂散光，聚焦透镜会聚，最后打到紫外光探测器上，另一束光经分光棱镜反射，被光学天线扩束，最后发射出去。针对现有采用红外波段激光光源卫星通信装置存在的星际通信传输效率低、接收和发射天线口径大，载荷困难，在一定程度上影响了自由空间通信的质量和效率的问题，以及针对未来激光通信终端组网的小型化轻量化终端需求，提出了一种利用紫外激光作为信号光源的卫星通信装置，可在同等激光发射准直要求下，缩小发射天线口径，显著降低激光终端重量。

技术领域

本发明具体涉及一种小型紫外激光卫星通信装置，属于卫星通信装置技术领域。

背景技术

激光通信具有通信容量大、传输距离远、抗干扰、保密性好等优点，将改变现有的通信体制，给空间信息传输领域带来革命性变化。根据卫星的质量，通常将小于1000kg的卫星成为广义的小卫星。其中，将500-1000kg的卫星称为小卫星，100-500kg的卫星成为微小卫星，10-100kg的卫星成为显微卫星，小于10kg的称为纳米卫星。随着卫星技术的不断发展，人们在要求降低卫星成本、减小风险的同时，波切需要加快卫星开发研制周期。小卫星采用高度集成化技术和自动化技术，可以快速实现从设计、制造、发射、在轨运行全过程，对于今后的卫星空间组网，采用小卫星平台，具有投资小、见效快等不可替代优势。

目前，国内外已有多项利用质量200kg左右的微小卫星进行空间组网的计划，由于激光通信终端的天线口径远小于微波通信终端，是建立微小卫星间星间链路首选技术手段。在微小卫星激光通信网络系统中，每个卫星平台至少安装4套激光通信终端，为此要求激光通信终端重量在5-10kg范围内。为了实现较远距离激光通信，一般要求将激光光束准直到20微弧度左右。对于现有的1550nm红外波段激光通信终端，考虑到衍射发射极限条件，天线口径应在15cm以上，对应的终端重量20kg左右，显然与微小卫星激光通信网络系统要求差距较大，是目前激光通信技术在该领域应用的主要难题之一。

目前自由空间激光通信的波长大都集中在800nm、1064nm、1550nm红外波段，由于太阳背景辐射强，噪声干扰大，星际通信传输效率低、接收和发射天线口径大，载荷困难，在一定程度上影响了自由空间通信的质量和效率。对于激光通信，波长越短则准直发射性能越好，因此，采用紫外激光(波长～375nm)替代现有的近红外波段激光，有利于终端实现更为小型化的结构，进而实现轻量化，将是未来卫星激光通信的重要发展方向。

发明内容

本发明针对现有采用红外波段激光光源卫星通信装置存在的星际通信传输效率低、接收和发射天线口径大，载荷困难，在一定程度上影响了自由空间通信的质量和效率的问题，以及针对未来激光通信终端组网的小型化轻量化终端需求，提出了一种利用紫外激光作为信号光源的卫星通信装置，可在同等激光发射准直要求下，缩小发射天线口径，显著降低激光终端重量。

本发明提出一种小型紫外激光卫星通信装置包括光学天线、分光棱镜、滤光片、聚焦透镜、紫外光探测器、发射整形透镜和紫外激光器，所述紫外激光器发射激光经过发射整形透镜整形处理，然后发射到分光棱镜上，分成两束光，其中一束光透过分光棱镜经滤光片过滤杂散光，聚焦透镜会聚，最后打到紫外光探测器上，另一束光经分光棱镜反射，被光学天线扩束，最后发射出去。

优选地，所述光学天线的口径为40mm，视域为2mrad，放大倍率为6，材料为熔石英。

优选地，所述分光棱镜的口径为10mm，材料为熔石英，工作波段为375nm，对P线偏振光透射率T≥99.9％，对S线偏振光反射率R≥99.9％。

优选地，所述滤光片的口径为8mm，材料熔石英，工作波段为375nm±0.5nm，透过率T≥95％，附近±20nm波段的透过率T≤0.1％。