[发明专利]基于QPD无损相位测量的双向星间激光干涉链路建立方法及系统

权利要求书

1.基于QPD无损相位测量的双向星间激光干涉链路建立方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对主从卫星上搭载的主激光器和从激光器出射的激光功率进行调制，并进行空间扫描；当任意一颗卫星搭载的QPD接收到另一颗卫星发射的光束功率超过设定的第一判断阈值，停止空间扫描，测量接收光光束角度信息并反馈控制快速偏转镜转动，将出射光光轴调节至与接收光光轴平行，将主从卫星的空间指向角锁定至两星视轴；

(2)对从卫星上搭载的从激光器出射的激光进行频率扫描；卫星上搭载的QPD测量两束光的干涉信号的幅值，当超过设定的第二判断阈值，停止频率扫描及功率调制，测量两束光的相对夹角并反馈控制快速偏转镜转动，控制出射光光轴跟随接收光光轴变化，配合相位计进行相位测量并锁定指向角；

重复执行上述步骤，完成星间激光干涉链路的建立。

2.根据权利要求1所述的双向星间激光干涉链路建立方法，其特征在于，所述步骤(1)中，主激光器和从激光器出射的激光功率调制至QPD带宽范围内的不同的频率上。

3.根据权利要求2所述的双向星间激光干涉链路建立方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将所述从激光器出射的激光频率调制至主从激光器的频率间隔进入QPD的带宽范围内。

4.根据权利要求1所述的双向星间激光干涉链路建立方法，其特征在于，所述主激光器和从激光器采用快速偏转镜使出射光按照一定的扫描路径独立地对对侧空间不确定区域进行空间扫描。

5.根据权利要求1所述的双向星间激光干涉链路建立方法，其特征在于，所述接收光光束角度信息的获取步骤包括：利用差分功率传感方法，根据QPD中四个象限的输出信号计算接收光光斑的质心位置，计算得到接收光的光束角度信息，并将所述接收光的光束角度信息作为反馈信号控制快速偏转镜转动。

6.根据权利要求1所述的双向星间激光干涉链路建立方法，其特征在于，所述两束光的相对夹角的获取步骤包括：利用差分波前传感方法，根据QPD采集的两束干涉光在其感光面的相位梯度夹角进行测量得到两束干涉光的相对夹角，并将所述两束干涉光的相对夹角作为反馈信号控制快速偏转镜转动。

7.根据权利要求1～6任一项所述的双向星间激光干涉链路建立方法，其特征在于，所述步骤(1)和步骤(2)为顺序执行或并行执行。

8.基于QPD无损相位测量的双向星间激光干涉链路建立系统，应用于权利要求1～7任一项所述的双向星间激光干涉链路建立方法，其特征在于，包括主卫星和从卫星，其中：

所述主卫星上搭载有主激光器、第一快速偏转镜、第一发射模块、第一干涉模块、第一接收模块、第一QPD模块、第一数据处理模块，所述主激光器出射的主激光经所述第一快速偏转镜的偏转后分别出射至第一发射模块、第一干涉模块中，所述第一干涉模块出射的干涉光及所述第一接收模块接收的干涉光输入所述第一QPD模块中进行处理，所述第一QPD模块生成反馈信号并输入所述第一数据处理模块中，所述第一数据处理模块对反馈信号进行分析处理后控制所述第一快速偏转镜的偏转；

所述从卫星上搭载有从激光器、第二快速偏转镜、第二发射模块、第二干涉模块、第二接收模块、第二QPD模块、第二数据处理模块，所述从激光器出射的从激光经所述第二快速偏转镜的偏转后分别出射至第二发射模块、第二干涉模块中，所述第二干涉模块出射的干涉光及所述第二接收模块接收的干涉光输入所述第二QPD模块中进行处理，所述第二QPD模块生成反馈信号并输入所述第二数据处理模块中，所述第二数据处理模块对反馈信号进行分析处理后控制所述第二快速偏转镜的偏转；

所述第一发射模块将经调制的主激光发射至所述第二接收模块中，所述第二发射模块将经调制的从激光发射至所述第一接收模块中。

9.根据权利要求8所述的双向星间激光干涉链路建立系统，其特征在于，所述第一QPD模块和第二QPD模块中分别包括基于差分功率传感的QPD和基于差分波前传感的QPD。

10.根据权利要求8所述的双向星间激光干涉链路建立系统，其特征在于，所述快速偏转镜设置在双向星间激光干涉链路的主测量光路以外位置。