[发明专利]一种小型化空间激光通信终端光学系统及使用方法

权利要求书

1.一种小型化空间激光通信终端光学系统，其特征在于：包括望远镜单元和中继光路单元；望远镜单元整体位于中继光路单元上方或下方；

望远镜单元包括望远物镜、目镜以及转台折轴镜；望远物镜与目镜共焦设置；

望远物镜包括主反射镜、次反射镜以及望远折轴镜；

次反射镜位于主反射镜的反射光路上，望远折轴镜位于次反射镜的反射光路上；

主反射镜和次反射镜均为偶次非球面镜，且主反射镜的范数F为0.8～1.5之间，望远折轴镜为平面反射镜；

目镜设置在望远折轴镜和转台折轴镜之间，且望远折轴镜、目镜和转台折轴镜三者共同所在的光路构成俯仰轴Z1；

中继光路单元包括中继折轴镜M1、精跟踪振镜M2、第一分光镜、第二分光镜、第三分光镜、捕跟支路镜组、精跟踪支路镜组、通信接收镜组、通信发射镜组以及提前量振镜M3；

中继折轴镜M1设置在所述转台折轴镜的反射光路上，且中继折轴镜M1和所述转台折轴镜之间的光路构成与所述俯仰轴Z1正交的方位轴Z2，且转台折轴镜和中继折轴镜M1之间距离大于望远镜单元绕俯仰轴的旋转半径；

中继折轴镜M1的反射光路上设置精跟踪振镜M2；精跟踪振镜M2的反射光路上设置第一分光镜；第一分光镜的透射光路上设置捕跟支路镜组，第一分光镜的反射光路上设置第二分光镜；第二分光镜的透射光路上设置第三分光镜；第三分光镜的透射光路上设置通信接收镜组，第三分光镜的反射光路上设置精跟踪支路镜组；

通信发射镜组用于对光束进行准直并通过提前量振镜M3反射至第二分光镜的反射面上；

其中，望远镜单元的出瞳和中继光路单元的入瞳位置相重合，记为位置S2，且位置S2位于精跟踪振镜M2附近；

望远物镜、目镜分别绕着俯仰轴Z1、方位轴Z2旋转，或者同时绕着俯仰轴Z1、方位轴Z2旋转。

2.根据权利要求1所述的小型化空间激光通信终端光学系统，其特征在于：所述转台折轴镜和中继折轴镜M1之间距离大于望远镜单元中主反射镜口径的1.5倍。

3.根据权利要求1所述的小型化空间激光通信终端光学系统，其特征在于：目镜包括沿着望远折轴镜反射光路依次设置的多个透镜，多个透镜靠近望远物镜的表面为凹面。

4.根据权利要求3所述的小型化空间激光通信终端光学系统，其特征在于：所述多个透镜均采用石英玻璃材料制作而成。

5.根据权利要求1所述的小型化空间激光通信终端光学系统，其特征在于：所述目镜包括沿着望远折轴镜反射光路依次设置第一镜、第二镜、第三镜以及第四镜；第一镜为双凹透镜，第二镜和第三镜均为凹凸透镜，第四镜为双凸透镜，且第一镜、第二镜以及第三镜靠近望远物镜的表面均为凹面。

6.根据权利要求1所述的小型化空间激光通信终端光学系统，其特征在于：望远物镜与目镜的焦距比为8～20，望远镜单元的角放大倍率为8～20倍，望远镜单元的入射光束是出射光束口径的1/20～1/8。

7.根据权利要求1所述的小型化空间激光通信终端光学系统，其特征在于：所述主反射镜、次反射镜以及望远折轴镜同轴设置。

8.一种小型化空间激光通信终端光学系统的使用方法，其特征在于：

准备两套如权利要求1所述的光学系统，记为光学系统A和光学系统B；

分别将光学系统A和光学系统B分别设置两个空间对象上；

光学系统A作为光信号发射端时，光学系统B则作为光信号接收端，反之，光学系统B作为光信号发射端时，光学系统A则作为光信号接收端。