空间激光通信中四象限光电探测器环形光斑检测及误差补偿

发布时间：2019-01-05 21:35

【摘要】：分析了以卡塞格林(卡式)望远系统作为光学天线时,大气激光通信捕获、对准和跟踪系统中四象限光电探测器光敏面上环形光斑位置检测的误差问题。基于光斑中心遮挡与死区感应光能量的等同效应,理论推导了入射环形光斑偏移量与光斑中心坐标、探测器死区宽度和环形光斑内外圆半径之间关系的数学模型。数值仿真和实验结果表明:与完整高斯光斑相比,环形光斑的探测线性范围较小,检测灵敏度较低。根据实验条件选择合适的卡式光学天线或光斑半径,使遮光比为30%时探测器的探测线性范围最大,不会出现非线性误差。所提环形光斑误差补偿算法克服了光斑中心遮挡带来的位置检测误差,探测器探测精度可达0.0015mm。
[Abstract]:The error of detecting the position of circular spot on Guang Min surface of four-quadrant photodetector in the atmospheric laser communication acquisition, alignment and tracking system using Casegren (card type) telescope as an optical antenna is analyzed in this paper. Based on the equivalent effect of spot center occlusion and dead zone induced light energy, the mathematical model of the relationship between the incident ring spot offset and the coordinates of the center of the spot, the dead zone width of the detector and the inner and outer circle radius of the ring spot is derived theoretically. The numerical simulation and experimental results show that the detection linear range of circular spot is smaller and the detection sensitivity is lower than that of complete Gao Si spot. According to the experimental conditions, a suitable cassette optical antenna or spot radius is selected, so that the detection linear range of the detector is maximum when the shading ratio is 30, and there is no nonlinear error. The proposed algorithm overcomes the position detection error caused by the center occlusion of the spot, and the detection accuracy of the detector can reach 0.0015 mm.
【作者单位】： 陕西省复杂系统控制与智能信息处理重点实验室;西安理工大学自动化与信息工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(51607142) 陕西省自然科学研究项目(2016JM5061) 西安市科技计划[CXY1509(1)] 陕西省重点产业创新项目(2017ZDCXL-GY-06-01)
【分类号】：TN929.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张爱丽;佟首峰;韩成;孟凯;陈展东;;基于CCD的光斑能量分布测量及特性分析[J];激光与红外;2011年06期

2 詹恩奇;王宏远;;星载激光脉冲水下光斑分布的研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2009年01期

3 许平,张英远,刘劲松;一种基于图像的激光远距离传输光斑仿真方法[J];红外技术;2004年04期

4 朱道光;;ka波段集成化雷达提高了目标分辨力[J];火控雷达技术;1983年02期

5 高桂清;向进;李勇翔;周勇;;激光对天基红外系统预警卫星光电探测器的干扰效能研究[J];激光与红外;2010年02期

6 吕章德,杨易,程宗权;InP系波导和光电探测器的单片集成器件制作[J];光学仪器;1999年02期

7 尚韬;李曦;刘增基;王平;王昕;;新型四象限设计及其光斑参数测量方法[J];红外与激光工程;2012年04期

8 夏贵进;占生宝;谢小平;赵尚弘;;空间激光通信技术及其发展[J];军事通信技术;2002年02期

9 马东堂,魏急波,庄钊文;空间激光通信及应用[J];半导体光电;2003年02期

10 ;武大空间激光通信填补国内空白[J];光机电信息;2007年12期

相关会议论文 前7条

1 ;空间激光通信现状、展望与设想[A];2008中国卫星应用大会会议文集[C];2008年

2 蒋丽娟;;空间激光通信技术及其发展[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展（上册）[C];1999年

3 周莉;郑勇;;自由空间激光通信技术[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

4 吴金泉;宋述燕;林兆祥;;自制自由空间激光通信学生实验装置[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

5 蒋丽娟;朱道伟;;空间激光通信技术及其发展[A];'99十一省（市）光学学术会议论文集[C];1999年

6 陈桂芬;尹福昌;;光放大器在空间激光通信中的应用研究[A];第三次全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2002年

7 岳炜;佟首峰;李宏柞;;自由空间激光通信发射单元电光调制系统的设计方案[A];2007'仪表，自动化及先进集成技术大会论文集（二）[C];2007年

相关重要报纸文章 前1条

1 张全友　记者 赵凤华;7.5G速率40km距离空间激光通信试验成功[N];科技日报;2010年

相关博士学位论文 前2条

1 鄢永耀;空间激光通信光学天线及粗跟踪技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2016年

2 王怡;空间激光通信中的若干关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 陈毅强;卫星光通信中提高光斑定位精度方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 张丽;星地光通信中的信标成像光斑定位算法研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

3 陈璐;RoF系统中光外差法和光电探测器的研究[D];北京邮电大学;2010年

4 张爱丽;强天空背景光条件下空间激光通信系统的光斑检测技术研究[D];长春理工大学;2011年

5 张秦菲;目标识别系统中光电探测器频率均衡电路[D];西安电子科技大学;2013年

6 张智;基于QD激光通信光斑位置检测技术研究[D];长春理工大学;2014年

7 方旭来;四象限探测器在空间激光通信中应用研究[D];长春理工大学;2015年

8 杨柳;高速率空间激光通信LDPC信道编码技术[D];长春理工大学;2016年

9 李响;空间激光通信接收端的光纤高效耦合技术[D];长春理工大学;2015年

10 柯善勇;空间激光通信中的信道建模研究[D];华中科技大学;2007年

，

本文编号：2402337