機載激光通信系統環境離焦自適應補償方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于空間激光通信領域，特別是涉及一種機載激光通信系統環境離焦自適應補償方法。
【背景技術】
[0002]對于機載平臺的激光通信終端來說，溫度引起的材料脹縮、氣壓引起的空氣密度變化、高速飛行引起的氣動光學效應，都將導致通信終端中光學系統離焦。在文獻“機載激光通信中氣動光學的影響及補償”以及“The aero optics effect on near space lasercommunicat1n optical system”中提到，可采用固定光學鏡組對溫度或附面層引起的離焦進行補償。但該方法僅對某一量級的離焦進行補償，不能全面的對氣壓、氣動光學效應等其他環境引起的離焦進行實時的動態補償。申請號為201210445099.7，名稱為“基于楔形棱鏡補償光學焦平面的裝置”的專利，采用棱鏡和透鏡組的移動作為執行機構對離焦進行補償，但這種方法的執行機構體積大、結構復雜，且響應速度較慢。目前還有一種通行方法，即控制移動探測器與光學系統之間的相對位置進行離焦補償，但該方法結構復雜、精度不易控制。為此需要設計一種機載激光通信系統環境離焦自適應補償方法，可以對各種環境因素造成的光學系統離焦進行綜合動態補償，提高通信系統響應速度，利于結構輕小型化。
【發明內容】
[0003]本發明目的在于克服現有技術的不足，提供一種響應速度快、能夠動態補償各種環境離焦的機載激光通信系統環境離焦自適應補償方法。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:本發明的一種機載激光通信系統環境離焦自適應補償方法，包括以下步驟，
[0005]步驟一、利用光學天線對機載激光通信系統的激光光束進行縮束，縮束后的激光光束進入光學天線后部沿光軸方向設置的液體透鏡，液體透鏡通過電控信號控制，連續改變焦距；
[0006]步驟二、激光光束經過液體透鏡后，經第一分光片分光，一路激光光束由離焦探測光學模塊會聚到圖像探測器上，一路激光光束進入收發子光學系統中的第二分光片，圖像探測器判讀激光光斑直徑，并將激光光斑直徑信息傳遞給系統控制器；
[0007]步驟三、系統控制器根據激光光斑直徑，計算得出激光通信系統環境離焦量，進而獲得需要液體透鏡的補償量，并將液體透鏡的補償量轉化為電控信號，傳遞給液體透鏡，液體透鏡接收電控信號后，改變曲率半徑，進而改變焦距對離焦自適應補償；
[0008]步驟四、步驟二中所述的收發子光學系統內設有通信發射單元、通信接收單元、信標發射單元、信標接收單元，通信發射單元用于通信激光光束發射，通信接收單元用于通信激光光束接收，信標發射單元用于信標激光光束發射，信標接收單元用于信標激光光束接收，通信激光光束發射與接收、信標激光光束發射與接收均通過液體透鏡，并共用光學天線。
[0009]所述的離焦探測光學模塊和圖像探測器位于收發子光學系統中，具體設置于激光光束經分光后的一路子光路中。
[0010]所述的離焦探測光學模塊和圖像探測器位于收發子光學系統中，具體設置于激光光束經第一分光片分光后的信標跟蹤子光路中，圖像探測器采用信標接收單元中的信標跟蹤探測器
[0011]所述的圖像探測器采用CXD或CMOS探測器。
[0012]本發明的有益效果是:
[0013]1.本發明利用液體透鏡作為離焦補償執行機構，不需要移動任何光學部件，不僅響應速度快，功耗低，而且結構也易于實現輕小型化，適合機載平臺等對終端體積及功耗有較嚴格要求的應用領域；
[0014]2.實現了環境離焦自適應補償，液體透鏡、離焦探測光學模塊、圖像探測器、系統控制器、液體透鏡依次連接，形成一個閉環，整個離焦補償過程是一個閉環的自適應補償過程，適合復雜動態環境變化；
[0015]3.液體透鏡通過電控信號控制，連續改變焦距，誤差積累少，因此補償精度高且易于控制。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明機載激光通信系統環境離焦自適應補償方法的原理示意圖；
[0017]圖2是本發明機載激光通信系統環境離焦自適應補償方法的離焦探測光學模塊位于收發子光學系統中時的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0019]由圖1-圖2可知，本發明的一種機載激光通信系統環境離焦自適應補償方法，包括以下步驟，
[0020]步驟一、利用光學天線I對機載激光通信系統的激光光束進行縮束，縮束后的激光光束進入光學天線I后部沿光軸方向設置的液體透鏡2，液體透鏡2通過電控信號控制，連續改變焦距；
[0021]步驟二、激光光束經過液體透鏡2后，經第一分光片6分光，一路激光光束由離焦探測光學模塊3會聚到圖像探測器4上，一路激光光束進入收發子光學系統7中的第二分光片8，圖像探測器4判讀激光光斑直徑，并將激光光斑直徑信息傳遞給系統控制器5 ;
[0022]步驟三、系統控制器5根據激光光斑直徑，計算得出激光通信系統環境離焦量，進而獲得需要液體透鏡2的補償量，并將液體透鏡2的補償量轉化為電控信號，傳遞給液體透鏡2，液體透鏡2接收電控信號后，改變曲率半徑，進而改變焦距對離焦自適應補償；
[0023]步驟四、步驟二中所述的收發子光學系統7內設有通信發射單元9、通信接收單元10、信標發射單元13、信標接收單元14，通信發射單元9用于通信激光光束發射，通信接收單元10用于通信激光光束接收，信標發射單元13用于信標激光光束發射，信標接收單元14用于信標激光光束接收，通信激光光束發射與接收、信標激光光束發射與接收均通過液體透鏡2，并共用光學天線I。
[0024]所述的離焦探測光學模塊3和圖像探測器4位于收發子光學系統7中，具體設置于激光光束經分光后的一路子光路中。
[0025]所述的離焦探測光學模塊3和圖像探測器4位于收發子光學系統7中，具體設置于激光光束經第一分光片6分光后的信標跟蹤子光路中，圖像探測器4采用信標接收單元14中的信標跟蹤