一种高精度星间在轨光轴自动校准装置、校准系统

本技术涉及空间激光通信，具体涉及一种高精度星间在轨光轴自动校准装置、校准系统。

背景技术：

1、空间激光通信以束散角度小、抗干扰性强、体积小、速率高等特性逐渐成为卫星间解决高容量数据通信的核心手段。卫星激光通信系统自发射至太空后将会有3-5年使用寿命，激光通信系统中光路都是通过机械结构进行固定的，由于长时间的平台振动将引起结构的变化，随时间的推移将导致光轴的变化，将导致激光通信系统接收能量的下降，严重将导致通信链路的中断。

技术实现思路

1、因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中，由于长时间的平台振动将引起结构的变化，随时间的推移将导致光轴的变化，将导致激光通信系统接收能量的下降，严重将导致通信链路的中断的问题，从而提供一种高精度星间在轨光轴自动校准装置、校准系统。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高精度星间在轨光轴自动校准装置，包括：潜望式转台、光学天线、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、快速反射镜、宽分光镜、通信窄分光镜、能量分光镜、信标窄分光镜、信标发射单元、可见光相机单元、通信发射单元、红外相机单元、通信接收单元和通信接收探测器；

3、潜望式转台与光学天线连接，第一反射镜设于光学天线远离潜望式转台的一端，快速反射镜设于第一反射镜的下方，远离快速反射镜的一端依次水平设有宽分光镜、通信窄分光镜、能量分光镜，第二反射镜设于能量分光镜远离通信窄分光镜的一端，通信接收单元设于第二反射镜的垂直下方，通信接收探测器通过光纤与通信接收单元相连，通信发射单元设于通信窄分光镜的垂直下方，红外相机单元设于能量分光镜的垂直下方，信标窄分光镜设于宽分光镜的垂直下方，第三反射镜设于信标窄分光镜的垂直下方，信标发射单元设于信标窄分光镜的一侧，可见光相机单元设于第三反射镜的一侧。

4、进一步地，第一反射镜与快速反射镜的反射面均与光路呈45°夹角摆放。

5、进一步地，快速反射镜与宽分光镜、通信窄分光镜、能量分光镜、以及第二反射镜位于同一水平线上。

6、进一步地，快速反射镜与宽分光镜、通信窄分光镜、能量分光镜、以及第二反射镜间隔设置。

7、进一步地，通信发射单元、红外相机单元、通信接收单元平行设置。

8、进一步地，宽分光镜和信标窄分光镜、以及第三反射镜位于同一垂直线上。

9、进一步地，信标发射单元设于信标窄分光镜水平方向的右侧位置。

10、进一步地，可见光相机单元设于第三反射镜水平方向右侧位置。

11、进一步地，信标发射单元和可见光相机单元平行设置。

12、本实用新型还提供了一种高精度星间在轨光轴自动校准系统，包括上述的高精度星间在轨光轴自动校准装置。

13、本实用新型技术方案，具有如下优点：

14、本实用新型提供的高精度星间在轨光轴自动校准装置，包括：潜望式转台、光学天线、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、快速反射镜、宽分光镜、通信窄分光镜、能量分光镜、信标窄分光镜、信标发射单元、可见光相机单元、通信发射单元、红外相机单元、通信接收单元和通信接收探测器；潜望式转台与光学天线连接，第一反射镜设于光学天线远离潜望式转台的一端，快速反射镜设于第一反射镜的下方，远离快速反射镜的一端依次水平设有宽分光镜、通信窄分光镜、能量分光镜，第二反射镜设于能量分光镜远离通信窄分光镜的一端，通信接收单元设于第二反射镜的垂直下方，通信接收探测器通过光纤与通信接收单元相连，通信发射单元设于通信窄分光镜的垂直下方，红外相机单元设于能量分光镜的垂直下方，信标窄分光镜设于宽分光镜的垂直下方，第三反射镜设于信标窄分光镜的垂直下方，信标发射单元设于信标窄分光镜的一侧，可见光相机单元设于第三反射镜的一侧。

15、由于卫星激光通信系统在长期使用后，会导致光轴偏移,进而影响通信系统的正常工作，然而光轴校准工作通常只发生在初次装调系统时，在轨运行时无法进行调整；

16、该高精度星间在轨光轴自动校准装置，通过可见光相机进行信标光光束中心位置的检测，利用潜望式转台指向角度，完成星间激光通信光路的捕获与粗跟踪，在装置能够稳定接收对侧光信号时，由光学天线同时将信标光和通信光汇聚至反射镜，利用快速反射镜实现光束的精跟踪，在稳定跟踪的状态下，进行通信光轴的校准工作。光轴校准通过红外相机进行光斑中心的探测，将偏离中心的偏差值作为反馈量，控制快反镜调整其跟踪偏执点，从而实现通信光轴的在轨校准。在轨光轴自动校准装置能够实现光轴的调整，达到维护激光通信系统的性能的目的，从而延长激光通信系统的使用寿命。该装置可在最小的体积下实现在轨光轴的自校准，提升在轨运行时激光通信链路的可靠性和稳定性。

17、提供技术实现要素：部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。实用新型内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。

技术特征：

1.一种高精度星间在轨光轴自动校准装置，其特征在于，包括：潜望式转台（1）、光学天线（2）、第一反射镜（3-1）、第二反射镜（3-2）、第三反射镜（3-3）、快速反射镜（4）、宽分光镜（5）、通信窄分光镜（6）、能量分光镜（7）、信标窄分光镜（8）、信标发射单元（9）、可见光相机单元（10）、通信发射单元（11）、红外相机单元（12）、通信接收单元（13）和通信接收探测器（14）；

2.根据权利要求1所述的高精度星间在轨光轴自动校准装置，其特征在于，第一反射镜（3-1）与快速反射镜（4）的反射面均与光路呈45°夹角摆放。

3.根据权利要求2所述的高精度星间在轨光轴自动校准装置，其特征在于，快速反射镜（4）与宽分光镜（5）、通信窄分光镜（6）、能量分光镜（7）、以及第二反射镜（3-2）位于同一水平线上。

4.根据权利要求2所述的高精度星间在轨光轴自动校准装置，其特征在于，快速反射镜（4）与宽分光镜（5）、通信窄分光镜（6）、能量分光镜（7）、以及第二反射镜（3-2）间隔设置。

5.根据权利要求4所述的高精度星间在轨光轴自动校准装置，其特征在于，通信发射单元（11）、红外相机单元（12）、通信接收单元（13）平行设置。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的高精度星间在轨光轴自动校准装置，其特征在于，宽分光镜（5）和信标窄分光镜（8）、以及第三反射镜（3-3）位于同一垂直线上。

7.根据权利要求6所述的高精度星间在轨光轴自动校准装置，其特征在于，信标发射单元（9）设于信标窄分光镜（8）水平方向的右侧位置。

8.根据权利要求6所述的高精度星间在轨光轴自动校准装置，其特征在于，可见光相机单元（10）设于第三反射镜（3-3）水平方向右侧位置。

9.根据权利要求6所述的高精度星间在轨光轴自动校准装置，其特征在于，信标发射单元（9）和可见光相机单元（10）平行设置。

10.一种高精度星间在轨光轴自动校准系统，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的高精度星间在轨光轴自动校准装置。

技术总结本技术涉及空间激光通信技术领域，具体涉及一种高精度星间在轨光轴自动校准装置、校准系统；该装置包括：潜望式转台、光学天线、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、快速反射镜、宽分光镜、通信窄分光镜、能量分光镜、信标窄分光镜、信标发射单元、可见光相机单元、通信发射单元、红外相机单元、通信接收单元和通信接收探测器；潜望式转台与光学天线连接，第一反射镜设于光学天线远离潜望式转台的一端，快速反射镜设于第一反射镜的下方，远离快速反射镜的一端依次水平设有宽分光镜、通信窄分光镜、能量分光镜。该校准装置实现光轴的调整，维护激光通信系统的性能的目的，延长激光通信系统寿命。技术研发人员：李家晟,宋延嵩,董科研,王潼,张磊,安岩受保护的技术使用者：长春理工大学技术研发日：20240424技术公布日：2024/5/29