引出光学天线出射光束光轴的系统论文和设计-潘运滨

全文摘要

本实用新型公开了一种引出光学天线出射光束光轴的系统，主要目的在于解决精准的找出能代表光学天线出射光束光轴的位置的问题。包括：图像传感器，用于接收光学天线的出射光束，生成出射光束对应的光点像面图，若确定光点像面图的形状为圆形，则根据光点像面图计算出射光束的直径；圆环组件，设于光学天线系统的出光口的里侧；图像传感器，还用于确定出射光束的直径与圆环组件的内直径之间的差值是否大于预设误差阈值；圆环组件的调整工装，用于当确定出射光束的直径与圆环组件的内直径之间的差值大于预设误差阈值时，根据光点像面图调整圆环组件的调整工装的位置，直到出射光束的直径与圆环组件的内直径之间的差值小于或者等于预设误差阈值。

主设计要求

1.一种引出光学天线出射光束光轴的系统，其特征在于，包括：图像传感器，用于接收光学天线的出射光束，生成所述出射光束对应的光点像面图，若确定所述光点像面图的形状为圆形，则根据所述光点像面图计算所述出射光束的直径；圆环组件，设于光学天线系统的出光口的里侧；所述图像传感器，还用于确定所述出射光束的直径与所述圆环组件的内直径之间的差值是否大于预设误差阈值；圆环组件的调整工装，用于当确定所述出射光束的直径与所述圆环组件的内直径之间的差值大于预设误差阈值时，根据所述光点像面图调整所述圆环组件的调整工装的位置，直到所述出射光束的直径与所述圆环组件的内直径之间的差值小于或者等于所述预设误差阈值。

设计方案

1.一种引出光学天线出射光束光轴的系统，其特征在于，包括：

图像传感器，用于接收光学天线的出射光束，生成所述出射光束对应的光点像面图，若确定所述光点像面图的形状为圆形，则根据所述光点像面图计算所述出射光束的直径；

圆环组件，设于光学天线系统的出光口的里侧；

所述图像传感器，还用于确定所述出射光束的直径与所述圆环组件的内直径之间的差值是否大于预设误差阈值；

圆环组件的调整工装，用于当确定所述出射光束的直径与所述圆环组件的内直径之间的差值大于预设误差阈值时，根据所述光点像面图调整所述圆环组件的调整工装的位置，直到所述出射光束的直径与所述圆环组件的内直径之间的差值小于或者等于所述预设误差阈值。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述圆环组件的调整工装，还用于当确定所述光点像面图的形状不为圆形时，根据所述光点像面图调整所述圆环组件的调整工装的位置，直到所述光点像面图的形状为圆形。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

第一测角组件，设于光学天线的后端，用于调整干涉仪的水平位置，调整至所述干涉仪的光轴与第二测角组件的光轴共轴；

所述图像传感器，还用于当调整所述干涉仪的光轴与所述测角组件的光轴共轴时，将所述第一测角组件替换为图像传感器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

干涉仪，干涉仪光源启动后，根据预设距离调整所述干涉仪光源光束直径，其中，所述预设距离与圆环组件的内直径相同。

5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的系统，其特征在于，

所述圆环组件通过调整工装安装于光学天线镜筒出光口里侧，所述调整工装能实现所述圆环组件的调整。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

所述光学天线包括：主镜组件及次镜组件，且所述主镜组件及次镜组件根据预设角度的倾角及预设位置安装于镜筒内。

设计说明书

技术领域

本实用新型实施例涉及航空航天技术领域，特别是涉及一种引出光学天线出射光束光轴的系统。

背景技术

伴随着通信技术的发展，越来越多的通信手段应用到人造卫星上，以实现星间信息传递。

激光通信具有通信容量大、传输速率高、保密性好的、终端设备体积小、功耗低等优点，所以激光通信成为星载通信的重要方式之一。而光学天线系统是星载激光通信的重要组成部分，其性能优劣直接影响激光通信的进行，所以如何在装调激光通信光学天线时，精准的找出光学天线出射光束光轴的位置以实现激光通信的进行成为亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种引出光学天线出射光束光轴的系统，主要目的在于解决精准的找出能代表光学天线出射光束光轴的位置的问题。

为了解决上述问题，本实用新型实施例主要提供如下技术方案：

本实用新型实施例提供一种引出光学天线出射光束光轴的系统，包括：

圆环组件，设于光学天线系统的出光口的里侧；

所述图像传感器，还用于确定所述出射光束的直径与所述圆环组件的内直径之间的差值是否大于预设误差阈值；

可选的，

可选的，还包括：

第一测角组件，设于光学天线的后端，用于调整所述干涉仪的水平位置，调整至所述干涉仪的光轴与所述第二测角组件的光轴共轴；

所述图像传感器，还用于当调整所述干涉仪的光轴与所述测角组件的光轴共轴时，将所述测角组件替换为图像传感器。

可选的，所述系统还包括：

干涉仪，干涉仪光源启动后，根据预设距离调整所述干涉仪光源光束直径，其中，所述预设距离与圆环组件的内直径相同。

可选的，

所述圆环组件通过调整工装安装于光学天线镜筒出光口里侧，所述调整工装能实现所述圆环组件的调整。

可选的，所述系统还包括：

所述光学天线系统包括：光学天线、测角组件、干涉仪、圆环组件、圆环组件的调整工装；

所述光学天线包括：主镜组件及次镜组件，且所述主镜组件及次镜组件根据预设角度的倾角及预设位置安装于镜筒内。

借由上述技术方案，本实用新型实施例提供的技术方案至少具有下列优点：

本实用新型实施例提供的引出光学天线出射光束光轴的系统，包括：图像传感器，用于接收光学天线的出射光束，生成所述出射光束对应的光点像面图，若确定所述光点像面图的形状为圆形，则根据所述光点像面图计算所述出射光束的直径；圆环组件，设于光学天线系统的出光口的里侧；所述图像传感器，还用于确定所述出射光束的直径与所述圆环组件的内直径之间的差值是否大于预设误差阈值；圆环组件的调整工装，用于当确定所述出射光束的直径与所述圆环组件的内直径之间的差值大于预设误差阈值时，根据所述光点像面图调整所述圆环组件的调整工装的位置，直到所述出射光束的直径与所述圆环组件的内直径之间的差值小于或者等于所述预设误差阈值。本实用新型实施例将光学天线出射光轴轴线精准的引出到圆环组件上，完成光学天线的系统的装调工作，以实现星载激光通信。

上述说明仅是本实用新型实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型实施例的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型实施例的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本实用新型实施例提供的一种引出光学天线出射光束光轴的系统的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型实施例提供一种引出光学天线出射光束光轴的系统，如图1所示，所述系统包括：

图像传感器1，用于接收光学天线的出射光束，生成所述出射光束对应的光点像面图，若确定所述光点像面图的形状为圆形，则根据所述光点像面图计算所述出射光束的直径；在实际应用中，本实用新型公开的实施例中所述的光学天线系统是星载激光通信的重要组成部分，其性能优劣会直接影响激光通信的进行，通过精准的引出光学天线出射光束光轴，完成光学安装调试，以提高光学天线的性能，更准确地完成星载激光通信。

在光学天线系统内的组件(包括主镜组件及次镜组件)根据预设角度的倾角及预设位置安装于镜筒内，启动干涉仪光源作为光学天线的入射光。入射光束经光学天线发射出后，由图像传感器接收，并形成对应的光点像面图。图像传感器为光电传感器，在本实用新型公开的实施例中，图像传感器可以选用CCD图像传感器，图像传感器可以根据接收到的出射光束形成对应的光点像面图。

在本实用新型公开的实施例中，判断光点像面图的形状是否为圆形的目的在于确定干涉仪发射的光源是否有可能已全部出射。在本实用新型公开的实施例中，若确定出射光束在图像传感器中形成的光点像面图的形状不为完整圆形，则可以确定此时的入射光束在经过天线系统后一定没有在通过圆环组件后全部出射。

圆环组件2，设于光学天线系统的出光口的里侧；

所述图像传感器1，还用于确定所述出射光束的直径与所述圆环组件的内直径之间的差值是否大于预设误差阈值；在本实用新型公开的实施例中，当确定出射光束形成的光点像面图的形状为圆形时，需要根据形成的光点像面图进一步去确定出射光束已全部通过圆环组件有出射口出射，通过计算出射光束的直径与圆环组件内直径之间的差值进行判断的。判断所述出射光束的直径与所述圆环组件的内直径之间的差值是否小于或者等于预设误差阈值的目的在于确定光学天线的出射光束光轴是否与圆环组件轴线共轴。

在本实用新型公开的实施例中，需要预先设置误差阈值，以判断是否需要对圆环组件的调整工装进行调整，预设误差阈值为一经验值，可进行认为设置，在具体设置时，不易设置的过大，若设置的过大，如0.1毫米(mm)，距离值较大，则光学天线的出射光束光轴与圆环组件轴线相差越大，导致引出的光学天线出射光束光轴的位置误差越大，会大大降低光学天线的性能；也不易设置的过小，如0.00001mm，此时保证了光学天线的调整精度，但同时会增加光学天线调试过程中的难度。在本实用新型公开的实施例中可设距离阈值为0.0005mm、0.0001mm等等，需要说明的是，为了保证高精度的完成光学天线出射光束光轴的引出工作，应将误差阈值设置的越小越好，即光点像面图的直径与圆环组件的内直径一样。

圆环组件的调整工装3，用于当确定所述出射光束的直径与所述圆环组件的内直径之间的差值大于预设误差阈值时，根据所述光点像面图调整所述圆环组件的调整工装的位置，直到所述出射光束的直径与所述圆环组件的内直径之间的差值小于或者等于所述预设误差阈值。在本实用新型公开的实施例中，当确定出射光束的直径与所述圆环组件的内直径之间的差值大于预设误差阈值时，表明出射光束在经过圆环时有部分光束被圆环全部遮挡或者部分遮挡，没用通过光学天线镜筒出射口。此时，则需要根据光点像面图调整圆环组件的调整工装的位置。

在本实用新型公开的实施例中调整工装的方式可以包括但不局限于以下方式：根据光点像面图，通过调节圆环组件的上的手柄手动实现对调整工装调整；或者，图像传感器将得到的光点像面图对应的坐标数据发送至调节装置，由调节装置控制调整工装实现自动调整，本实用新型公开的实施例对调整圆环组件位置的方法不做限定。

作为对上述实施例的细化和扩展，在本实用新型公开的实施例中，在引出光学天线的出射光束光轴之前，需要根据第一测角组件调整大地水平后，第一测角组件调整干涉仪的光束与第二测角组件光束共轴，确定第二测角组件、干涉仪、图像传感器的位置。再将第一测角组件替换为图像传感器，完成引出光学天线出射光束光轴的工作。

进一步的，请继续参阅图1，所述系统还包括：

所述圆环组件的调整工装3，还用于当确定所述光点像面图的形状不为圆形时，根据所述光点像面图调整所述圆环组件的调整工装的位置，直到所述光点像面图的形状为圆形。所述平面镜的调整工3装为凸起状，便于自动或者手工操作，并且，所述平面镜的调整工3可360度旋转。实际应用中，也可将平面镜的调整工3可做可调节的手柄。作为本实用新型实施例的可实现方式，平面镜的调整工3与平面镜1可作为一个整体，也可独立存在，具体的，本实用新型实施例不做限定。

在图像传感器中形成的出射光束对应的光点像面图不为圆形，则表明此时图像传感器没有接收到全部的出射光束，需要对圆环组件的位置进行调整，已使传感器接收到全部的出射光束，进而将光学天线出射光束光轴引出到圆环组件的轴线上。

如图1所示，所述系统还包括：

第一测角组件(图中未示出，实际设置位于与图像传感器1一致)，设于光学天线的后端，用于调整所述干涉仪的水平位置，调整至所述干涉仪的光轴与所述第二测角组件4的光轴共轴；第一测角组件及第二测角组件均为可以精准测量倾角与距离的测角仪器，采用第一、第二的表述方式并非是优先级或个数的限制，仅为区分不同的测角组件。在本实用新型公开的实施例中可以包括但不局限于徕卡经纬仪，圆环组件的内直径的精度要求极高，在本实用新型公开的实施例中，可以选择内直径为8mm，其中的精度误差范围为正(+)0.0005mm。

在本实用新型公开的实施例中，通过第二测角组件测定大地水平，基于第一测角组件检测干涉仪光束光轴与第二测角组件的光轴的相对位置，调整干涉仪的位置及倾斜度，使干涉仪光轴与第二测角组件光轴共轴，完成干涉仪的安装摆放。

所述图像传感器1，还用于当调整所述干涉仪的光轴与所述测角组件的光轴共轴时，将所述第一测角组件替换为图像传感器。在本实用新型公开的实施例中，第一测角组件的作用是为了检测调整干涉仪的位置，在完成干涉仪的精确调整安装摆放后，需将测角组件替换为图像传感器，利用图像传感器可将光点转为图像的功能完成对圆环组件的调整，引出光学天线的出射光束光轴。

请继续参阅图1，所述系统还包括：

干涉仪5，干涉仪光源启动后，根据预设距离调整所述干涉仪光源光束直径，其中，所述预设距离与圆环组件的内直径相同。在引出光学天线出射光束光轴之前，需要根据预设角度的倾角及预设位置完成光学天线系统的初步安装摆放，并对不同组件的摆放位置进行检验调试，以完成高精度摆放。在本实用新型公开的实施例中，在对干涉仪的位置进行检验调整之前，需要根据圆环组件的内直径，调整干涉仪光束的直径与圆环组件的内直径一致。

所述圆环组件通过调整工装安装于光学天线镜筒出光口里侧，所述调整工装能实现所述圆环组件的调整。

所述系统还包括：

所述光学天线包括：主镜组件6及次镜组件7，且所述主镜组件及次镜组件根据预设角度的倾角及预设位置安装于镜筒内。

综上，在精确调整光学天线、图像传感器、第二测角组件、干涉仪的位置及光束光轴方向，完成对干涉仪出射光束直径的调整，通过安装光学天线内圆环组件并调整其偏心量和倾斜量，将光学天线出射光束光轴引出到圆环组件上，完成光学天线的系统的装调工作，以实现星载激光通信。

尽管以上详细地描述了本实用新型的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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