CN112987184A - 一种提高自由空间激光通信光路隔离度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供提高自由空间激光通信光路隔离度的方法。本发明的方法为：在光学镜片的中心点的一侧连接小曲率半径光学球或球的一部分,用于增大光路中的后向反射光束的反射角度。本发明在光学镜片的中心点连接小曲率半径光学球或球的一部分，增大光路中的后向反射光束的反射角度，在几乎不增加激光通信终端的尺寸和重量的情况下，可大幅度提高***隔离度。
Description
技术领域：
本发明涉及一种提高自由空间激光通信光路隔离度的方法，属于光学设备技术领域。
背景技术：
自由空间激光通信中，隔离度是限制对微弱信号接收灵敏度的主要因素。隔离度主要由光学表面和结构表面的后向反射以及散射造成，尤其是光学***各表面在中心点处的后向反射,容易造成较大影响。
一般来说，在自由空间激光通信***中，对发光束和收光束采用不同的波长/偏振，并采用相应的滤光器件/偏振器件实现收发隔离，该方式所能获得的隔离度，一方面取决于所采用的波长/偏振，另一方面,受限于器件工艺水平。在长距离低功率情况下，该方式所能达到的隔离度不能满足应用需求，工程上有进一步提高隔离度的需求。用于进一步提高隔离度的技术手段包括： (1) 采用离轴光学***，可以进一步提高隔离度，但将增大***的尺寸和重量，不利于卫星应用； (2) 在同轴光学***中，对光学表面中心点打小孔，使得该小孔区域内的激光束被透射或吸收，而不被光学表面后向反射，但该方式的效果受限于打孔工艺：一方面，在孔边缘依然有残存的散射；另一方面，小孔的最小直径受限于工艺(典型如0.8mm)， 导致***有效透过率降低。
发明内容：
针对上述存在的问题，本发明提供一种提高自由空间激光通信光路隔离度的方法，在光学镜片的中心点连接小曲率半径光学球或球的一部分，增大光路中的后向反射光束的反射角度，在几乎不增加激光通信终端的尺寸和重量的情况下，可大幅度提高***隔离度。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种提高自由空间激光通信光路隔离度的方法，该方法为：在光学镜片的中心点的一侧连接小曲率半径光学球或球的一部分,用于增大光路中的后向反射光束的反射角度。
所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法，所述小曲率半径光学球或球的一部分，通过紫外固化胶方式粘贴在所述光学镜片中心点的一侧。
所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法，所述小曲率半径光学球的曲率半径为所述光学镜片曲率半径的1：（25-50）。
所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法，所述小曲率半径光学球的一部分包括半球或者球冠。
所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法，所述光学镜片为凸非球面镜片。
有益效果：
本发明在光学镜片的中心点连接小曲率半径光学球或球的一部分，增大光路中的后向反射光束的反射角度，在几乎不增加激光通信终端的尺寸和重量的情况下，可大幅度提高***隔离度，结构简单，成本低，效果显著。
附图说明：
图1是现有技术中光学镜片的光路示意图，从图1中可以看出光路散射。
图2是本发明的示意图。
具体实施方式：
如图2所示，本实施例的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法，该方法为：在光学镜片的中心点的一侧连接小曲率半径光学球或球的一部分,用于增大光路中的后向反射光束的反射角度。
所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法，所述小曲率半径光学球或球的一部分，通过紫外固化胶方式粘贴在所述光学镜片中心点的一侧。
所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法，所述小曲率半径光学球的曲率半径为所述光学镜片曲率半径的1：（25-50）。
所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法，所述小曲率半径光学球的一部分包括半球或者球冠。
所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法，所述光学镜片为凸非球面镜片。
工作原理：
自由空间激光通信终端中发射光路入射于光路中的某镜片时，入射光的角度小于光线在入射面的入射角θ的后向反射光线可以一定比例被接收光路探测到。可造成后向反射的光学镜片表面的曲率半径为R， 则入射光束的中心口径为D=Rθ范围内的后向反射光束影响***隔离度。通过在该曲率半径为R的光学表面中心处连接曲率半径为r的光学球或者球的一部分，可以有效增加后向反射的光线角度，从而使得影响隔离度的后向反射光束直径减小至d=rθ。后向反射光束的光功率降低到用来的(r/R)^2。
应用实例：
某自由空间激光通信终端中，发射光路和接收光路采用分束片实现分合束， 并采用同轴卡赛格林型反射式光学望远镜。经过分析，卡赛格林反射式望远镜的次镜中心区域后向反射，是限制该激光通信终端的隔离度提高的主要因素。该次镜的曲率半径为12mm，为凸非球面，其中心区域0.5mm的后向反射光束影响***隔离度。 应用本发明中的方法，在次镜中心处以紫外固化胶方式粘贴曲率半径为0.4mm的半球， 影响***隔离度的光束口径从0.5mm降低到0.017mm，可以有效地提高***的隔离度，仿真分析表明，***隔离度可以提高大约30dB。
以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。
Claims (5)
1.一种提高自由空间激光通信光路隔离度的方法，其特征是：该方法为：在光学镜片的中心点的一侧连接小曲率半径光学球或球的一部分,用于增大光路中的后向反射光束的反射角度。
2.根据权利要求1所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法，其特征是：所述小曲率半径光学球或球的一部分，通过紫外固化胶方式粘贴在所述光学镜片中心点的一侧。
3.根据权利要求1所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法，其特征是：所述小曲率半径光学球的曲率半径为所述光学镜片曲率半径的1：（25-50）。
4.根据权利要求1所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法，其特征是：所述小曲率半径光学球的一部分包括半球或者球冠。
5.根据权利要求1所述的提高自由空间激光通信光路隔离度的方法，其特征是：所述光学镜片为凸非球面镜片。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| EP0421352A2 (en) * | 1989-10-06 | 1991-04-10 | Sony/Tektronix Corporation | Optical attenuator |
| JP2000183822A (ja) * | 1998-12-11 | 2000-06-30 | Nec Corp | 光アンテナ |
| JP2006520486A (ja) * | 2003-03-18 | 2006-09-07 | ビトロニク ドクトル−インジェニール シュタイン ビルトベラールバイツングスツィステーム ゲーエムベーハー | 外側面センサ及びそのための結像レンズ系 |
| CN105308475A (zh) * | 2012-11-21 | 2016-02-03 | 尼康计量公众有限公司 | 用于激光雷达的低漂移参考 |
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