[发明专利]一种连续平面反射式光链路的光束抖动仿真方法

权利要求书

1.一种连续平面反射式光链路的光束抖动仿真方法，连续平面反射式光链路由位于反射光路上的多个平面反射镜构成，连续平面反射式光链路建立在连续平面反射式光机结构的光学基座安装面上；其特征在于，光束抖动仿真方法包括：

步骤S1、在多个振动频率下，分别对连续平面反射式光机结构进行振动激励下的有限元仿真分析得到相应的仿真结果，从仿真结果中提取连续平面反射式光链路在每个振动频率下的第一角位移数据；

步骤S2、分别对每个第一角位移数据进行快速傅里叶逆变换，得到在每个振动频率对应的整个时域振动周期内的多个采样时刻下，连续平面反射式光链路的第二角位移数据；

步骤S3、利用转动反射矢量理论对每个采样时刻的第二角位移数据分别进行处理，得到每个振动频率对应的多个采样时刻下，连续平面反射式光链路的出口光束偏转量和出口光斑位置；

步骤S4、提取每个振动频率下的最大出口光束偏转量和相应的出口光斑位置作为光束抖动评价指标进行图像输出。

2.根据权利要求1的光束抖动仿真方法，其特征在于，步骤S1包括：

步骤S101、在连续平面反射式光机结构的安装面上耦合一大质量点，将每个振动频率对应的加速度激励分别转换为力激励，并将力激励施加到对应连续平面反射式光机结构的仿真模型安装面上；

步骤S102、对连续平面反射式光机结构的有限元模型进行模态分析，得到其模态频率及模态振型结果，利用模态叠加法在模态分析结果基础上进行谐响应分析，得到连续平面反射式光机结构在每个振动频率下的受迫振动仿真结果；

步骤S103、从仿真结果中提取每个振动频率下所有平面反射镜光轴中心附近多个预设节点的角位移值，取每个平面反射镜上所有预设节点的角位移值的处理值作为每个平面反射镜的角位移量，每个振动频率下连续平面反射式光链路的所有平面反射镜的角位移量构成第一角位移数据。

3.根据权利要求2的光束抖动仿真方法，其特征在于，步骤S101中，在将力激励施加到安装面上时，约束安装面在除激励方向以外方向的位移，以保证仿真模型安装面上振动源输入的准确性。

4.根据权利要求2的光束抖动仿真方法，其特征在于，步骤S103中，预设节点为以平面反射镜的光轴中心为圆心，在预设半径范围内的多个点。

5.根据权利要求2的光束抖动仿真方法，其特征在于，步骤S103中，取每个平面反射镜上所有预设节点角位移值的算术平均值作为处理值。

6.根据权利要求1的光束抖动仿真方法，其特征在于，步骤S3中，采用下述公式对每个采样时刻下的第二角位移数据分别进行计算得到出口光束偏转量：

其中，

P用于表示连续平面反射式光链路的入射光束矢量；

R_j用于表示连续平面反射式光链路上第j块平面反射镜的反射矩阵；

S_xj用于表示连续平面反射式光链路上第j块平面反射镜的绕预设坐标轴的X轴转动的旋转矩阵；

S_yj用于表示连续平面反射式光链路上第j块平面反射镜的绕预设坐标轴的Y轴转动的旋转矩阵；

S_zj用于表示连续平面反射式光链路上第j块平面反射镜的绕预设坐标轴的Z轴转动的旋转矩阵。

7.根据权利要求1的光束抖动仿真方法，其特征在于，步骤S3中，利用出口光束偏转量处理得到相应的出口光斑位置。

8.根据权利要求1的光束抖动仿真方法，其特征在于，获取连续反射式光机结构主要振动频率范围下的最大出口光束偏转量和相应的出口光斑位置作为光束抖动评价指标进行图像输出。

9.根据权利要求1的光束抖动仿真方法，其特征在于，步骤S4中，根据光束抖动数值仿真绘制每个振动频率下的连续平面反射式光链路出口光束偏转量曲线后，将出口光束偏转量曲线作为光束抖动数值仿真结果。

10.根据权利要求1的光束抖动仿真方法，其特征在于，步骤S4中，根据光束抖动数值仿真绘制每个振动频率下的连续平面反射式光链路出口光斑位置散点图后，将出口光斑位置散点图作为光束抖动数值仿真结果。