CN203827349U - 一对多激光通信端机的光学天线 - Google Patents

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张鹏
刘显著
王超
王天枢
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Abstract

一对多激光通信端机的光学天线，属于无线通信领域，为解决现有技术中多点激光通信用光学天线装置存在视场小、体积大、***复杂、成本高的问题，第一透镜、第二透镜和第三透镜同轴组成三胶合透镜组，第一透镜为弯月型透镜，第二透镜和第三透镜均为平凸透镜，两个平凸透镜的曲面表面均为球面且为同心；第一透镜的后凹面与第二透镜的前凸面匹配胶合，第二透镜的平面与第三透镜的平面胶合；孔径光阑设置在两平凸透镜共同的球心处，并与主光轴垂直；空间光准直器由准直透镜及尾纤组成，准直透镜表面贴在第三透镜表面上，且多个空间光准直器在第三透镜表面上，在光轴位置及关于光轴均匀对称排列；本实用新型将在无线通信轻小型端机具有更大的应用潜力。

Description

一对多激光通信端机的光学天线
技术领域
本实用新型涉及一种一对多激光通信端机的光学天线，属于无线通信领域，本发明应用于自由激光通信领域。
背景技术
随着信息技术的日新月异，目前许多国家和地区投入大力的资金和人力开展空间激光通信技术研究，通过近三十年的理论研究、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，已经接近或超越传统的射频通信的理论极限，逐渐发挥了空间激光通信技术优势。但已经成功的在轨激光通信演示验证仍然是点对点工作模式。该种模式极大限制了未来空间信息网络的建立，为此一点对多点工作模式逐步成为了研究热点。
一点对多点激光通信工作模式主要部件为光学天线，针对具体光学天线的研究主要由几种方案，包括采用折反光学***作为接收天线的多点接收方案、采用探测器阵列与焦面耦合扩大接收视场的方案、采用旋转抛物面及近抛物面多点接收的方案。此类方案增加的视场有限，且实用性差，在技术实施上有困难。因此实现接收视场大、体积小、成本低、***简单的一点对多点通信端机的光学天线是十分重要的工作。
中国专利公开号为CN102231645B，名称为“一种多点激光通信用光学天线”，如图1所示，该装置结构由带APT控制***的多反射镜拼接光学天线1和卡式缩束***2组成。
该技术方案为基于拼接的方法构建近似抛物面的面形，其原理为当入射光线射向旋转抛物面的焦点时，反射光线为沿抛物面旋转轴平行的光线。具体结构为将连续旋转抛物面沿主轴方向分成M层，所述M为正整数。每层构建N个平面镜，平面镜为旋转抛物面的切平面，从而该方案能够实现一点对多点的激光通信。但是该方案所构建的光学天线体积巨大，且带有比传统点对点更为复杂的APT控制***，成本高，***复杂，比较适合中继站等大型通信***的使用。
发明内容
本实用新型为解决现有技术中多点激光通信用光学天线装置存在视场小、体积大、***复杂、成本高的问题，提出了一种三胶合透镜组成的大视场光学天线装置。
本实用新型技术方案：一对多激光通信端机的光学天线，其包括第一透镜、第二透镜、孔径光阑、第三透镜和多个空间光准直器；
其特征是，第一透镜、第二透镜和第三透镜同轴组成三胶合透镜组，其中，第一透镜为弯月型透镜，第二透镜和第三透镜均为平凸透镜，两个平凸透镜的曲面表面均为球面且为同心；第一透镜的后凹面与第二透镜的前凸面匹配胶合，第二透镜的平面与第三透镜的平面胶合；孔径光阑设置在两平凸透镜共同的球心处，并与主光轴垂直；
空间光准直器由准直透镜及尾纤组成，准直透镜表面贴在第三透镜表面上，且多个空间光准直器在第三透镜表面上，在光轴位置及关于光轴均匀对称排列。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型采用了三胶合透镜组，三透镜为平凸透镜且球面为同心而不同半径，孔径光阑放在球心处。从而使得外界入射通过球心的激光可以不发生偏折直射到第三透镜的球面上，而n×n空间光准直器放在该光学天线的焦平面内，从而能用不同角度的光入射到不同位置，从而实现一点到多点的通信接收。照此方式，n×n空间光准直器的每一尾纤，在分开的路径上准直给光学天线发送光能量，从而实现一点到多点的通信发射。从此过程可知该实用新型减去了复杂的APT跟踪***，极大减少了***复杂程度、成本、体积。另外三胶合透镜组能较好地校正球差、慧差等，且最大视场大于150°，从而提高了通信天线的通信质量及实用范围。且本发明结构更加紧凑、简单，有利于一对多激光通信端机的小型化及轻量化，将在无线通信轻小型端机具有更大的应用潜力。
附图说明
图1为现有技术多点激光通信用光学天线装置的示意图。
图2为本实用新型一对多激光通信端机的光学天线的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作详细说明。
如图2所示，一对多激光通信端机的光学天线，其包括第一透镜3、第二透镜4、孔径光阑5、第三透镜6和多个空间光准直器7。
第一透镜3、第二透镜4和第三透镜6同轴组成三胶合透镜组，其中，第一透镜3为弯月型透镜，第二透镜4和第三透镜6均为平凸透镜，两个平凸透镜的曲面表面均为球面且为同心。第一透镜3的后凹面与第二透镜4的前凸面匹配胶合，第二透镜4的平面与第三透镜6的平面胶合。
孔径光阑5设置在两平凸透镜共同的球心处，并与主光轴垂直；其尺寸由通讯距离、光束发散角及相对孔径值计算决定。
空间光准直器7由准直透镜7-1及尾纤7-2组成，准直透镜7-1表面贴在第三透镜6表面上，起到空间光耦合到尾纤的作用，尾纤7-2为单模光纤或多模光纤，尾纤连接后续***。
且多个空间光准直器7在第三透镜6表面上，在光轴位置及关于光轴均匀对称排列。
从空间不同方向的入射激光光束入射到第一透镜3表面，光依次经过第二透镜4、孔径光阑5、第三透镜6达到多个空间光准直器7的表面，通过准直透镜7-1会聚耦合进尾纤7-2，入射光进入沿着尾纤7-2进入后续***完成一对多激光通信接收。而不同尾纤7-2传输的出射光经过空间光准直器7准直发射经过接收的逆过程，将多数通信光发射出去，从而完成了一对多激光通信发射。
本实用新型可以得到小型化的一对多激光通信端机的光学天线，随着各种光学材料及光电器件的不断发展，将会得到体积更小、成本更低的天线，并且其应用也将更加广泛。

Claims (2)

1.一对多激光通信端机的光学天线，其包括第一透镜(3)、第二透镜(4)、孔径光阑(5)、第三透镜(6)和多个空间光准直器(7)；
其特征是，第一透镜(3)、第二透镜(4)和第三透镜(6)同轴组成三胶合透镜组，其中，第一透镜(3)为弯月型透镜，第二透镜(4)和第三透镜(6)均为平凸透镜，两个平凸透镜的曲面表面均为球面且为同心；第一透镜(3)的后凹面与第二透镜(4)的前凸面匹配胶合，第二透镜(4)的平面与第三透镜(6)的平面胶合；孔径光阑(5)设置在两平凸透镜共同的球心处，并与主光轴垂直；
空间光准直器(7)由准直透镜(7-1)及尾纤(7-2)组成，准直透镜(7-1)表面贴在第三透镜(6)表面上，且多个空间光准直器(7)在第三透镜(6)表面上，在光轴位置及关于光轴均匀对称排列。
2.根据权利要求1所述的一对多激光通信端机的光学天线，其特征是，尾纤(7-2)为单模光纤或多模光纤。
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