[发明专利]一种非机械扫描型空间激光通信接收系统

说明书

一种非机械扫描型空间激光通信接收系统，属于激光通信技术领域，为了解决现有技术采用液晶空间光调制器调制存在的相位回程缺陷、边缘角分辨率低、响应时间长的技术问题，该系统包括粗跟踪相机、粗跟踪控制电路、液晶偏振光栅组、窄带滤光片、物镜、偏振分光器、精跟踪相机、精跟踪控制电路、数字微镜阵列驱动、λ/4波带片、数字微镜阵列、二次成像透镜组和APD探测器；该系统利用液晶偏振光栅组实现入射光入射角的大幅度低分辨率调整，利用数字微镜阵列实现入射光的空间滤波，从而代替了传统空间光通信接收系统的转台，具有体积小、重量轻、功耗小等优势的同时，解决了液晶空间光调制器相位回程缺陷、空间分辨率低，响应速度慢的问题。

技术领域

本发明属于激光通信技术领域，特别是涉及到一种非机械扫描型空间激光通信接收系统。

背景技术

自由空间激光通信是指采用激光束作为信息载体在自由空间信道之间进行的通信。激光通信具有速率高、隐蔽性强、抗干扰能力强等优点，在军用以及民用通信中具有广阔的应用空间。

现有自由空间激光通信光端机所采用的指向捕获、跟踪、对准机构为由电机、轴承、转轴、码盘等构成的机械伺服，该伺服体积大、重量重，功耗也大，限制了自由空间激光通信光端机的应用范围，同时采用机械伺服的光端机外形多为球状，不利于某些特殊应用场合。

数字微镜阵列是一系列在半导体晶片上产生的2维矩形微反射镜，每个微反射镜能够通过静电旋转±12°，频率可达数千Hz。因此入射光能够以固定角度被反射。每一个微反射镜可以作为一个光开关使用，当驱动电压在“开”状态时，微反射镜保持在0°(或者±12°)状态，后续系统会通过后续系统照在探测器上，当驱动信号在“关”状态时，微反射镜会旋转到±12°(或者0°)，入射光会被微反射镜反射到远离探测器方向。当数字微镜阵列与偏振分光棱镜、物镜、二次成像透镜、探测器结合使用时，能够做到只接收一个大视场中的一个小角度的漫反射光，其他方向的背景光将被滤除，进而起到代替机械伺服起到扫描的作用。

中国专利申请号为“201711453961.8”，名称为“一种基于光学相控阵的分口径激光通信光端机”公开了一种基于光学相控阵的激光通信光端机,其接收系统包括窄带滤光片、液晶偏振光栅组、液晶可调波片、偏振分光器、λ/4波带片、空间光调制器、探测器组成,其采用液晶空间光调制器作为精调制器件,存在相位回程缺陷、转角范围边缘角分辨率低、响应时间长等问题。

发明内容

本发明为了解决现有技术采用液晶空间光调制器调制存在的相位回程缺陷、边缘角分辨率低、响应时间长的技术问题，提供一种非机械扫描型空间激光通信接收系统。

本发明解决技术问题的技术方案是：

一种非机械扫描型空间激光通信接收系统，其特征是，该系统包括粗跟踪相机、粗跟踪控制电路、液晶偏振光栅组、窄带滤光片、物镜、偏振分光器、精跟踪相机、精跟踪控制电路、数字微镜阵列驱动、λ/4波带片、数字微镜阵列、二次成像透镜组和APD探测器；

粗跟踪相机根据入射通信光/信标光实现通信目标方位角与俯仰角的粗判断，将探测的光斑位置转化成脱靶量信息输入粗跟踪控制电路，粗跟踪控制电路依据脱靶量信息实现液晶偏振光栅组的控制；

入射通信光进入液晶偏振光栅组实现大角度偏转，然后进入窄带滤光片滤波，接着被物镜汇聚，被偏振分光棱镜分离P光与S光，S光汇聚于精跟踪相机感光面，精跟踪相机接收入射S光实现通信目标方位的精细测量，并将光斑位置信息输入精跟踪控制电路，精跟踪控制电路将光斑信息输出数字微镜阵列驱动，数字微镜阵列驱动控制数字微镜相应阵列单元做出“开”、“关”操作，实现入射光的空间滤波；P光经过λ/4波带片后变成左旋圆偏振光，汇聚于数字微镜阵列11反射镜面，被反射后再一次经过λ/4波带片，变为S光，S光在偏振分光棱镜内部反射，二次成像透镜组将变换后的S光汇聚于APD探测器。