空间激光通信系统中激光光斑精密判读技术

发布时间：2020-05-09 01:44

【摘要】：随着空间技术的发展,具有高速率、轻小型以及保密性好的空间激光通信,已经成为空间信息传输中最有潜力的通信方式。在空间激光通信中,由于激光束散角较小,同时在远距离、双端高速运动情况下实现光轴的精确对准难度很大。本文首先介绍了国内外空间激光通信的发展现状,介绍了APT分系统的工作原理、关键技术及其性能,在此基础上研究了几种可用于光斑位置检测的方法,重点分析了它们的工作原理和优缺点。为了简化通信系统的体积以及提高跟踪精度,提出了基于激光章动技术的光斑位置检测系统。研究了激光章动技术实现光斑脱靶量的计算流程,分析了不同章动幅度、采样频率、章动频率对脱靶量精度的影响。建立了光斑脱靶量计算的仿真模型,利用Matlab进行了仿真分析。理论计算结果表明,光斑脱靶量的检测精度在0.02μm左右,对应的角精度为1.1μrad,满足系统对跟踪精度的要求。深入研究了激光章动系统的各个单元,设计并完成了硬件电路设计与调试工作。在实验室内搭建了实验测试系统,采用1550nm波长,以雪崩光电二极管为探测器,测试激光章动技术实现光斑脱靶量的精度,同时对影响光斑检测精度的因素进行了详细分析与验证。整个测试结果表明,光斑脱靶量的检测精度为0.05μm,对应的角精度为2.71μrad,验证了激光章动技术用于光斑检测的可行性,为空间激光通信系统小型化设计提供了技术支持。
【图文】：

空间激光通信天地链路示意图

美国JPL光学检验平台LTES
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.1

【参考文献】

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本文编号：2655389