一種自由空間激光通信用緊湊分光模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于空間光通信技術領域，特別是涉及到一種光學系統(tǒng)中的緊湊分光模塊。
【背景技術】
[0002]自由空間激光通信相比傳統(tǒng)的微波通信，具有通信容量大、功耗低、抗干擾、保密性好等優(yōu)點，成為現在空間海量信息傳輸的重要手段。由于自由空間激光通信光學系統(tǒng)需要完成信標指引、通信收發(fā)，甚至是提前量補償等功能，光學系統(tǒng)通常為多個子光路共用一個收發(fā)光學天線的形式，其中多個子光路的合光、分束與空間折轉采用分束鏡來實現，如圖2所示。
[0003]圖2為現有自由空間激光通信光學系統(tǒng)的典型形式。現結合圖2，對現有的分光方法進行說明，具體如下:
[0004]現有的典型空間激光通信系統(tǒng)主要包含:收發(fā)光學天線1，振鏡2，分束鏡I 10，分束鏡II 11，分束鏡III12，通信接收子系統(tǒng)6，通信發(fā)射子系統(tǒng)7，信標接收子系統(tǒng)8，信標發(fā)射子系統(tǒng)9。在這里，通信接收子系統(tǒng)6與通信發(fā)射子系統(tǒng)7的工作波長，為一個波段相距幾十納米左右的兩個波長λ 11和λ 12 ;信標接收子系統(tǒng)8與信標發(fā)射子系統(tǒng)9的工作波長，為一個波段相距幾十納米左右的兩個波長λ 21和λ 22。分束鏡I 10，分束鏡II 11，分束鏡III12為波長分光。分束鏡I 10首先將通信波段與信標波段分光，分束鏡II 11將兩個波長λ 11和λ 12分光，分束鏡III 12將兩個波長λ 21和λ 22分光。為保證通信接收子系統(tǒng)6，通信發(fā)射子系統(tǒng)7，信標接收子系統(tǒng)8，信標發(fā)射子系統(tǒng)9的光軸，在收發(fā)光學天線I之外，仍保證彼此之間較高的同軸度，就需要對分束鏡I 10，分束鏡II 11，分束鏡III 12進行精密裝調和定位。
[0005]根據具體的工作模式，空間激光通信的光學系統(tǒng)可能需要更為復雜的分光，但是基本方法是一致的。
[0006]其中，分束鏡I 10，分束鏡II 11，分束鏡III 12常用的有分光片和分光棱鏡兩種形式。目前關于自由空間激光通信光學系統(tǒng)分光的文獻專利雖然并沒有強調實際分束鏡采用哪種形式，但是在畫圖和實際應用上，多采用獨立安裝分光片的形式，偶見有獨立安裝的分光棱鏡。無論哪種形式，為保證多個子光路的光軸一致性，都需要對其進行非常復雜的裝調，如論文“光通信系統(tǒng)中分光系統(tǒng)光學調整的誤差分析(應用光學，2012，Vol.33 (I)) ”中所描述的。相應的就需要復雜的機械結構設計來保證每一個分束鏡的穩(wěn)定性和可裝調性。這些都加大了自由空間激光通信光學系統(tǒng)的工程難度、穩(wěn)定性以及制造成本。
[0007]因此現有技術當中亟需要一種新型的技術方案來解決這一問題。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術問題是:提供一種自由空間激光通信用緊湊分光模塊，用一個分光模塊代替多個相對獨立的分束鏡，相對的空間位置關系易于在前期的分光棱鏡加工中實現，降低后續(xù)裝調加工難度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應用在大于等于四個子光路的空間激光通信光學系統(tǒng)中，優(yōu)勢明顯。
[0009]—種自由空間激光通信用緊湊分光模塊，其特征是:包括收發(fā)光學天線、振鏡、分光棱鏡1、分光棱鏡I1、分光棱鏡II1、通信接收子系統(tǒng)、通信發(fā)射子系統(tǒng)、信標接收子系統(tǒng)以及發(fā)射子系統(tǒng)，光束經過所述收發(fā)光學天線為平行光出射，然后再經過振鏡反射；所述分光棱鏡I的入射面與光軸垂直，分光棱鏡1、分光棱鏡I1、分光棱鏡III組合成為分光模塊，分光棱鏡I產生分光效應的表面為分光面I，分光棱鏡II產生分光效應的表面為分光面II，分光棱鏡III產生分光效應的表面為分光面III ;所述分光棱鏡II和分光棱鏡III分別設置在分光棱鏡I的分光面I分開的兩條支線光路上，且分別與分光棱鏡I的兩個表面膠合連接；所述光束經過分光棱鏡1、分光棱鏡II以及分光棱鏡III組合成的分光模塊分成四路，分別與通信接收子系統(tǒng)、通信發(fā)射子系統(tǒng)、信標接收子系統(tǒng)以及信標發(fā)射子系統(tǒng)對接。
[0010]所述分光棱鏡1、分光棱鏡I1、分光棱鏡III均為波長分光棱鏡。
[0011]所述分光面I在分光棱鏡I內部的角度方向，分光面II在分光棱鏡II內部的角度方向，分光面III在分光棱鏡III內部的角度方向根據自由空間激光通信系統(tǒng)所需光路方向以及分光膜層的角度進行設置。
[0012]所述分光面1、分光面I1、分光面III分別位于分光棱鏡1、分光棱鏡I1、分光棱鏡III中的位置公差，以及分光棱鏡1、分光棱鏡I1、分光棱鏡III相互膠合的位置公差通過后續(xù)分光子光路的對接要求進行設置。
[0013]通過上述設計方案，本發(fā)明可以帶來如下有益效果:一種自由空間激光通信用緊湊分光模塊，用一個分光模塊代替多個相對獨立的分束鏡，相對的空間位置關系易于在前期的分光棱鏡加工中實現，降低后續(xù)裝調加工難度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應用在大于等于四個子光路的空間激光通信光學系統(tǒng)中，優(yōu)勢明顯。通過本發(fā)明的設計，與現有技術的相比，優(yōu)點主要在于:
[0014]1、分光面在棱鏡中的位置，以及棱鏡與棱鏡之間的相對位置在元件前期加工中就已經實現，避免了多個分光面的裝調，簡化了裝調過程，提高了系統(tǒng)精度。
[0015]2、分光面通過棱鏡膠合固定在一起，而不是每個分光面單獨固定，一旦加工好就難以被破壞，穩(wěn)定性更高，更為可靠。
[0016]3、本發(fā)明將多個分光元件其固化為一個模塊，提高了系統(tǒng)的模塊化設計，易于后期維護及元件更替，同時提高了重復精度。
[0017]4、簡化了機械調整機構，實現了分光系統(tǒng)的緊湊及輕小型化設計。
[0018]5、降低了自由空間激光通信系統(tǒng)實現的時間成本和加工成本，使其易于工程實現。
【附圖說明】
[0019]以下結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的說明:
[0020]圖1為本發(fā)明一種自由空間激光通信用緊湊分光模塊結構示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明一種自由空間激光通信用緊湊分光模塊現有技術結構示意圖。
[0022]圖中1-收發(fā)光學天線、2-振鏡、3-分光棱鏡1、4_分光棱鏡I1、5_分光棱