CN102231645A - 一种多点激光通信用光学天线 - Google Patents
一种多点激光通信用光学天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102231645A CN102231645A CN2011101411587A CN201110141158A CN102231645A CN 102231645 A CN102231645 A CN 102231645A CN 2011101411587 A CN2011101411587 A CN 2011101411587A CN 201110141158 A CN201110141158 A CN 201110141158A CN 102231645 A CN102231645 A CN 102231645A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical antenna
- laser communication
- paraboloid
- reflection mirror
- multiple reflection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
本发明提出一种多点激光通信用光学天线,属于空间激光通信技术领域。本发明提出的一种多点激光通信用光学天线由带APT控制***的多反射镜拼接光学天线和卡式缩束***组成。该光学天线是通过对旋转抛物面的面型结构进行改进来构造的,能够实现在水平方向全周、俯仰方向在设计视场角内的一点对多点的激光通信。由于采用多块小平面反射镜偏转后形成的大面积平面反射镜来对接收到的激光光束进行反射,因此相比连续抛物面的光学天线,能量利用率更高;同时采用卡式缩束***,将大口径光学天线接收到的光束直径进行压缩,减小后续***的口径,降低加工设计难度并有利于光学***的轻小型化。
Description
技术领域
本发明涉及一种多点激光通信用光学天线,属于空间激光通信技术领域。
背景技术
近几十年来,世界上许多国家投入大量资金和人力开展空间激光通信技术研究,在理论研究、仿真模拟、关键技术攻关、原理样机研制、地面演示和多个链路的在轨试验研究方面取得了多项成果。然而目前已经成功的在轨激光通信演示验证仍然是点对点的工作模式,国内外报道主要集中在针对空间激光通信组网技术的网络层理论和仿真研究,针对具体光学天线的研究很少,其中一种方法是出采用折反光学***作为接收天线的多点接收方案(美国专利号:6445496 B1);另一种方法是采用探测器阵列与焦面耦合扩大接收视场(美国专利号:6912360 B1)。这些关于激光通信组网构建具体***的初步构想,不能应用于多颗卫星间大范围空间激光通信组网,在技术上存在瓶颈,不具备广泛的应用性和实施性。还有一篇中国专利“一种基于多元组合旋转抛物面面型结构的一点对多点激光通信装置”(专利申请号:201010199217.1)采用旋转抛物面作为光学天线,该种结构能量利用率低,接收口径大,后续光学***加工排布等实现非常困难。
发明内容
为了在多点间激光通信中,实现多个目标的同时、高效率收发,本发明提出了一种多点激光通信用光学天线。如图1所示,其特征在于,该光学天线是由带APT控制***的多反射镜拼接光学天线1、卡式缩束***2组成。
多反射镜拼接光学天线1是通过对旋转抛物面的面型结构进行改进来构造的,其构造原理是基于当入射光线射向旋转抛物面的焦点时,反射光线为沿旋转抛物面的旋转轴平行的光线这一特性;具体构造方法是将连续的旋转抛物面沿着主轴方向分成M层,所述M为正整数;对i从1到M,在第i层构造环绕旋转抛物面的旋转轴的Ni个平面反射镜,每个平面反射镜都是旋转抛物面的一个切平面,所述Ni为正整数。
多反射镜拼接光学天线1、卡式缩束***2沿着所述旋转抛物面的主轴方向依次排列。
一种多点激光通信用光学天线的工作过程如下:
从空间不同方向的入射激光光束入射到多反射镜拼接光学天线1后反射到卡式缩束***2,由卡式缩束***2进行口径缩束后出射,被后续激光通信***中的探测***接收;探测***根据接收到的能量大小确定多反射镜拼接光学天线1中的一个接收能量最大的平面反射镜,同时确定多反射镜拼接光学天线1中的接收能量最大的平面反射镜周围的平面反射镜的偏转方向,并将这些信息发送给多反射镜拼接光学天线1中的APT控制***,由多反射镜拼接光学天线1中的APT控制***来控制多反射镜拼接光学天线1中的接收能量最大的平面反射镜周围的平面反射镜进行偏转,与接收能量最大的平面反射镜构成面积更大的平面反射镜,以保证接收能量的需要和稳定跟踪,这样就完成了多点激光通信接收。
根据光路可逆原理,后续激光通信***中的发射***根据待通信目标的方向发射激光束,经过卡式缩束***2后,入射到多反射镜拼接光学天线1的相应平面反射镜上,然后按照固定方向发射出去,这样就完成了多点激光通信发射。
有益效果
本发明提出的一种多点激光通信用光学天线能够实现在水平方向全周、俯仰方向在设计视场角内的一点对多点的激光通信;由于采用多块小平面反射镜偏转后形成的大面积平面反射镜来对接收到的激光光束进行反射,因此相比连续抛物面的光学天线,能量利用率更高;同时采用卡式缩束***,将大口径光学天线接收到的光束直径进行压缩,减小后续***的口径,降低加工设计难度并有利于光学***的轻小型化。
附图说明
图1为当M=2且第1层N1=8、第2层N2=5时,一种多点激光通信光学***结构和工作原理示意图。此图也是说明书摘要附图。其中,1为多反射镜拼接光学天线,2为卡式缩束***。
具体实施方式
一种多点激光通信用光学天线。如图1所示,其特征在于,该光学天线是由带APT控制***的多反射镜拼接光学天线1、卡式缩束***2组成。
多反射镜拼接光学天线1是通过对旋转抛物面的面型结构进行改进来构造的,其构造原理是基于当入射光线射向旋转抛物面的焦点时,反射光线为沿旋转抛物面的旋转轴平行的光线这一特性;具体构造方法是将连续的旋转抛物面沿着主轴方向分成M层,所述M为正整数;对i从1到M,在第i层构造环绕旋转抛物面的旋转轴的Ni个平面反射镜,每个平面反射镜都是旋转抛物面的一个切平面,所述Ni为正整数。
多反射镜拼接光学天线1、卡式缩束***2沿着所述旋转抛物面的主轴方向依次排列。
一种多点激光通信用光学天线的工作过程如下:
从空间不同方向的入射激光光束入射到多反射镜拼接光学天线1后反射到卡式缩束***2,由卡式缩束***2进行口径缩束后出射,被后续激光通信***中的探测***接收;探测***根据接收到的能量大小确定多反射镜拼接光学天线1中的一个接收能量最大的平面反射镜,同时确定多反射镜拼接光学天线1中的接收能量最大的平面反射镜周围的平面反射镜的偏转方向,并将这些信息发送给多反射镜拼接光学天线1中的APT控制***,由多反射镜拼接光学天线1中的APT控制***来控制多反射镜拼接光学天线1中的接收能量最大的平面反射镜周围的平面反射镜进行偏转,与接收能量最大的平面反射镜构成面积更大的平面反射镜,以保证接收能量的需要和稳定跟踪,这样就完成了多点激光通信接收。
根据光路可逆原理,后续激光通信***中的发射***根据待通信目标的方向发射激光束,经过卡式缩束***2后,入射到多反射镜拼接光学天线1的相应平面反射镜上,然后按照固定方向发射出去,这样就完成了多点激光通信发射。
Claims (1)
1.一种多点激光通信用光学天线,其特征在于,该光学天线是由带APT控制***的多反射镜拼接光学天线(1)、卡式缩束***(2)组成;
多反射镜拼接光学天线(1)是通过对旋转抛物面的面型结构进行改进来构造的,其构造原理是基于当入射光线射向旋转抛物面的焦点时,反射光线为沿旋转抛物面的旋转轴平行的光线这一特性;具体构造方法是将连续的旋转抛物面沿着主轴方向分成M层,所述M为正整数;对i从1到M,在第i层构造环绕旋转抛物面的旋转轴的Ni个平面反射镜,每个平面反射镜都是旋转抛物面的一个切平面,所述Ni为正整数;
多反射镜拼接光学天线(1)、卡式缩束***(2)沿着所述旋转抛物面的主轴方向依次排列;
一种多点激光通信用光学天线的工作过程如下:
从空间不同方向的入射激光光束入射到多反射镜拼接光学天线(1)后反射到卡式缩束***(2),由卡式缩束***(2)进行口径缩束后出射,被后续激光通信***中的探测***接收;探测***根据接收到的能量大小确定多反射镜拼接光学天线(1)中的一个接收能量最大的平面反射镜,同时确定多反射镜拼接光学天线(1)中的接收能量最大的平面反射镜周围的平面反射镜的偏转方向,并将这些信息发送给多反射镜拼接光学天线(1)中的APT控制***,由多反射镜拼接光学天线(1)中的APT控制***来控制多反射镜拼接光学天线(1)中的接收能量最大的平面反射镜周围的平面反射镜进行偏转,与接收能量最大的平面反射镜构成面积更大的平面反射镜,以保证接收能量的需要和稳定跟踪,这样就完成了多点激光通信接收;
根据光路可逆原理,后续激光通信***中的发射***根据待通信目标的方向发射激光束,经过卡式缩束***(2)后,入射到多反射镜拼接光学天线(1)的相应平面反射镜上,然后按照固定方向发射出去,这样就完成了多点激光通信发射。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110141158.7A CN102231645B (zh) | 2011-05-30 | 2011-05-30 | 一种多点激光通信用光学天线 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110141158.7A CN102231645B (zh) | 2011-05-30 | 2011-05-30 | 一种多点激光通信用光学天线 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102231645A true CN102231645A (zh) | 2011-11-02 |
CN102231645B CN102231645B (zh) | 2014-04-16 |
Family
ID=44844188
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201110141158.7A Expired - Fee Related CN102231645B (zh) | 2011-05-30 | 2011-05-30 | 一种多点激光通信用光学天线 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102231645B (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101873167A (zh) * | 2010-06-12 | 2010-10-27 | 长春理工大学 | 一种基于多元组合旋转抛物面面型结构的一点对多点激光通信装置 |
CN104020552A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-09-03 | 北京理工大学 | 一种用于可见光通信的多通道光学接收天线 |
CN105827310A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-08-03 | 长春理工大学 | 一种基于广角扩束镜的多点激光通信用光学天线 |
CN106301567A (zh) * | 2016-09-06 | 2017-01-04 | 电子科技大学 | 基于主副眼模型的多激光终端捕跟控制***及方法 |
CN110440913A (zh) * | 2018-05-02 | 2019-11-12 | 长春理工大学 | 一种用于卫星间一对多同时激光通信的双光斑判读与跟踪方法 |
CN111610626A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-01 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种可实现多路激光同时连续通信的天线结构 |
CN112564793A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-26 | 长春理工大学 | 一种一点多址空间激光通信组网用端机及*** |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050013616A1 (en) * | 2003-07-14 | 2005-01-20 | Kelson Yen | Optical antenna system for free-space optical communication system |
US6912360B1 (en) * | 2001-08-24 | 2005-06-28 | Terabeam Corporation | Free space point-to-multipoint optical communication system and apparatus |
CN101873167A (zh) * | 2010-06-12 | 2010-10-27 | 长春理工大学 | 一种基于多元组合旋转抛物面面型结构的一点对多点激光通信装置 |
-
2011
- 2011-05-30 CN CN201110141158.7A patent/CN102231645B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6912360B1 (en) * | 2001-08-24 | 2005-06-28 | Terabeam Corporation | Free space point-to-multipoint optical communication system and apparatus |
US20050013616A1 (en) * | 2003-07-14 | 2005-01-20 | Kelson Yen | Optical antenna system for free-space optical communication system |
CN101873167A (zh) * | 2010-06-12 | 2010-10-27 | 长春理工大学 | 一种基于多元组合旋转抛物面面型结构的一点对多点激光通信装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
韩成等: "自由空间激光通信捕获控制***", 《红外与激光工程》 * |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101873167A (zh) * | 2010-06-12 | 2010-10-27 | 长春理工大学 | 一种基于多元组合旋转抛物面面型结构的一点对多点激光通信装置 |
CN101873167B (zh) * | 2010-06-12 | 2013-02-27 | 长春理工大学 | 一种基于多元组合旋转抛物面面型结构的一点对多点激光通信装置 |
CN104020552A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-09-03 | 北京理工大学 | 一种用于可见光通信的多通道光学接收天线 |
CN104020552B (zh) * | 2014-05-23 | 2016-08-24 | 北京理工大学 | 一种用于可见光通信的多通道光学接收天线 |
CN105827310A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-08-03 | 长春理工大学 | 一种基于广角扩束镜的多点激光通信用光学天线 |
CN105827310B (zh) * | 2016-03-23 | 2018-05-22 | 长春理工大学 | 一种基于广角扩束镜的多点激光通信用光学天线 |
CN106301567A (zh) * | 2016-09-06 | 2017-01-04 | 电子科技大学 | 基于主副眼模型的多激光终端捕跟控制***及方法 |
CN110440913A (zh) * | 2018-05-02 | 2019-11-12 | 长春理工大学 | 一种用于卫星间一对多同时激光通信的双光斑判读与跟踪方法 |
CN111610626A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-01 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种可实现多路激光同时连续通信的天线结构 |
CN112564793A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-26 | 长春理工大学 | 一种一点多址空间激光通信组网用端机及*** |
CN112564793B (zh) * | 2020-12-07 | 2022-04-12 | 长春理工大学 | 一种一点多址空间激光通信组网用端机及*** |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102231645B (zh) | 2014-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102231645B (zh) | 一种多点激光通信用光学天线 | |
CN101694541B (zh) | 曲顶全反射式二次聚光及匀光集成装置 | |
CN203811855U (zh) | 一种将多束半导体激光耦合入单根光纤的耦合*** | |
CN105827310B (zh) | 一种基于广角扩束镜的多点激光通信用光学天线 | |
CN105629449A (zh) | 一种新型菲涅耳光学天线发射*** | |
US20120073626A1 (en) | Light concentrator assembly and solar cell apparatus having same | |
CN103487925A (zh) | 一种组合非球面反射型太阳能聚光镜镜面的设计方法 | |
CN203827349U (zh) | 一对多激光通信端机的光学天线 | |
CN110233666A (zh) | 一种基于双凸面反射镜组的多点激光通信用光学天线 | |
CN205178975U (zh) | 太空太阳能基站 | |
CN109460594B (zh) | 一种碟式三角元拼合抛物面薄膜聚光器聚光性能预测方法 | |
CN202092339U (zh) | 碟式二次反射环形聚光光热发电装置 | |
CN101345496A (zh) | 球面反射镜组合式聚光发电装置 | |
Zheng et al. | Design and analysis of compact optical concentrators for roof-integrated solar thermal applications | |
CN110299940A (zh) | 一种基于折反射式环形镜头的多点激光通信用光学天线 | |
CN102280510B (zh) | 一种二维追日型高聚光卧式光伏发电装置 | |
CN102116934B (zh) | 基于抛物面镜阵列的反射型光学积分器的设计方法 | |
CN110325801B (zh) | 太阳能聚光器 | |
CN105356838A (zh) | 太空太阳能基站 | |
CN103746187A (zh) | 一种卡塞格伦天线探测***及其设计方法 | |
CN204243450U (zh) | 紧缩折叠式放大器 | |
CN104539235A (zh) | 一种能流密度均匀分布的空间太阳能电站光路传输结构 | |
CN109346849B (zh) | 一种产生毫米波贝塞尔波束的装置 | |
CN103676120A (zh) | 基于卡塞格林反射原理的旋转式太阳能聚光方法 | |
CN103513410A (zh) | 一种二次聚光器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140416 Termination date: 20150530 |
|
EXPY | Termination of patent right or utility model |