多点同时激光通信终端光学基台技术研究

发布时间：2021-10-05 07:21

　　空间信息传输技术是建设空间信息网络的重要环节,以激光作为信息载体的通信技术具有传输速率高、信息容量大、保密性强、抗干扰抗截获能力强等显著优势。激光通信终端要具备精密光束对准和稳定、可靠的激光收发功能,同时还应具备轻量化、结构紧凑等特性。本文基于高光能量利用率、小型化,可同时进行多节点间激光通信终端光学基台研制的需求,针对终端的光机结构展开若干关键技术研究,主要包括以下几个方面:首先,分析多节点同时激光高速信息传输系统总体方案。由于激光通信束散角小的限制,当空间信息网络中的骨干节点需要与多个用户同时进行高速数据传输时,通常采用分时工作模式或者点对点通信,这严重限制了激光通信技术在空间信息网络中的广泛应用。因此,项目组提出一种新的面向空间平台的多节点间同时激光高速信息传输系统。其次,为解决方案中的光学天线两端面承担载荷的技术问题,提出一种用于卫星平台的可承载式激光通信光学天线。采用正交试验方法对主镜组件进行优化设计,并对反射镜胶黏剂进行了无热化设计。有限元分析表明,光学天线在（20±5）℃的环境温度及轴向承载及自身重力状态下,主镜面形RMS值（均方根误差）为λ/65,PV值（最大峰谷误差）... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

美国TSAT高速信息传输空间激光通信组网示意图

第1章绪论3PhotonicsPhase-LockedElements）”方案中采用7个子孔径液晶光学相控阵拼接的方式实现了大口径光束偏转试验，如图1.2。2017年，美国BNS公司介绍了正在研制的大口径、宽角度液晶偏振光栅组件，液晶口径10cm，集成后可实现64°×64°的能视域[15]。但目前，尚未见到该技术在激光通信上应用的报道，随着大口径、宽角度液晶光学相控阵器件的逐渐成熟，以及光学相控阵器件环境适应性的逐步提升，加快了相控阵激光组网通信技术在激光通信上的应用。图1.2子孔径拼接式液晶光学相控阵模型我国的激光通信技术研究相比国外基础较为薄弱，但近30年来，相继有较多的科研机构在多节点间激光通信领域取得了显著的成就，目前开展相关技术研究的单位主要有503所、中国电科34所、中科院长春光机所、中科院上海光机所、哈尔滨工业大学、武汉大学、长春理工大学等。任健迎等人[16]提出一种基于逆向调制技术的激光通信自由组网结构的微小卫星结构，在微小卫星上采用阵列式逆向调制激光通信结构，如图1.3(a)。微小卫星的六个面装有光学镜头，在一面的四个角上有四个小孔径的逆向调制端镜头，中间的主镜头设计为成像与通信接收共口径系统。该方案以一颗或者多颗主卫星为网路节点，实现各子卫星与主卫星间的激光通信任务。基于逆向调制技术的微小卫星激光通信组网拓扑结构如图1.3(b)。(a)(b)图1.3基于逆向调制技术的激光通信技术方案(a)基于逆向调制技术的微小光学卫星概念图(b)基于逆向调制技术的激光通信多网络拓扑结构

第1章绪论3PhotonicsPhase-LockedElements）”方案中采用7个子孔径液晶光学相控阵拼接的方式实现了大口径光束偏转试验，如图1.2。2017年，美国BNS公司介绍了正在研制的大口径、宽角度液晶偏振光栅组件，液晶口径10cm，集成后可实现64°×64°的能视域[15]。但目前，尚未见到该技术在激光通信上应用的报道，随着大口径、宽角度液晶光学相控阵器件的逐渐成熟，以及光学相控阵器件环境适应性的逐步提升，加快了相控阵激光组网通信技术在激光通信上的应用。图1.2子孔径拼接式液晶光学相控阵模型我国的激光通信技术研究相比国外基础较为薄弱，但近30年来，相继有较多的科研机构在多节点间激光通信领域取得了显著的成就，目前开展相关技术研究的单位主要有503所、中国电科34所、中科院长春光机所、中科院上海光机所、哈尔滨工业大学、武汉大学、长春理工大学等。任健迎等人[16]提出一种基于逆向调制技术的激光通信自由组网结构的微小卫星结构，在微小卫星上采用阵列式逆向调制激光通信结构，如图1.3(a)。微小卫星的六个面装有光学镜头，在一面的四个角上有四个小孔径的逆向调制端镜头，中间的主镜头设计为成像与通信接收共口径系统。该方案以一颗或者多颗主卫星为网路节点，实现各子卫星与主卫星间的激光通信任务。基于逆向调制技术的微小卫星激光通信组网拓扑结构如图1.3(b)。(a)(b)图1.3基于逆向调制技术的激光通信技术方案(a)基于逆向调制技术的微小光学卫星概念图(b)基于逆向调制技术的激光通信多网络拓扑结构

【参考文献】：
期刊论文
[1]承载式激光通信光学天线[J]. 李响,王守达,张家齐,李小明,张立中.  红外与激光工程. 2019(11)
[2]随机振动引起空间反射镜面形退化的机理研究[J]. 孔富家,白绍竣,陈祥,刘义良,乔玉莉.  航天返回与遥感. 2019(05)
[3]空间信息网络与激光通信发展现状及趋势[J]. 姜会林,付强,赵义武,刘显著.  物联网学报. 2019(02)
[4]基于正交实验的主反射镜轻量化设计[J]. 高天元,娄楠,韩旭,林鹤.  长春理工大学学报(自然科学版). 2019(03)
[5]空间激光通信发展现状及组网新方法[J]. 任建迎,孙华燕,张来线,张天齐.  激光与红外. 2019(02)
[6]天地一体化信息网络空间激光通信新技术[J]. 刘向南,李春才,李晓亮,谌明.  遥测遥控. 2019(01)
[7]空间相机快速反射镜的结构轻量化设计[J]. 汪奎,辛宏伟,徐宏,任天赐.  红外与激光工程. 2019(04)
[8]透射式红外光学系统光机热集成分析方法的研究[J]. 韩旭,张健,高天元,张润泽.  红外技术. 2018(12)
[9]液体火箭发动机三轴向虚拟振动试验技术研究[J]. 韩帅,曹亚文,邓长华,穆朋刚,霍世慧,李斌潮,薛杰.  火箭推进. 2018(06)
[10]基于主成分分析法的离轴三反系统装调及其应用[J]. 郭继锴,王治乐,陆敏.  光学学报. 2019(03)

博士论文
[1]空间光通信中高精度光轴偏差检测技术研究[D]. 余佳威.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2019
[2]天基大口径单体反射镜结构优化及其支撑技术研究[D]. 王忠善.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019
[3]大幅宽高分辨光学卫星一体化结构多目标优化设计[D]. 杨林.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019
[4]面向波前差的激光通信光学天线光机支撑结构设计与优化研究[D]. 杨丰福.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019
[5]基于大口径望远镜的星地激光通信地面站关键技术研究[D]. 陈莫.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2019
[6]摆扫式天基红外成像系统光机结构设计及其像移补偿技术研究[D]. 胡庆龙.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[7]卫星主承力构件与光学相机的共结构设计及动力学优化[D]. 谭陆洋.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
[8]提高光机热集成分析精度的关键技术研究[D]. 王成彬.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2016
[9]基于视场一致性的多波段共口径成像系统结构研究[D]. 李小虎.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[10]空间激光通信光学天线及粗跟踪技术研究[D]. 鄢永耀.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016

硕士论文
[1]激光通信地面终端主镜及其支撑结构设计与分析[D]. 姚玉刚.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019
[2]多层卫星网络卫星链路优化与分析技术研究[D]. 陈伟琦.北京邮电大学 2019
[3]超轻空间相机主支撑结构优化设计[D]. 柯善良.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[4]大口径宽波段共轴测试设备设计[D]. 李盛林.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[5]激光辐照下的光学天线热效应研究[D]. 孙奕.中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所) 2018
[6]火星中分辨率相机光学组件光机热集成分析[D]. 杨文强.中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所) 2018
[7]轻量化反射镜支撑结构设计研究[D]. 朱能兵.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2017
[8]激光通信地面终端系统及关键部件静动态力学性能分析[D]. 蔡力伟.南京航空航天大学 2016
[9]红外镜头的光机热集成分析方法的研究[D]. 姬文晨.昆明理工大学 2016
[10]长条形空间反射镜轻量化及消热化设计[D]. 李梦庆.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015



本文编号：3419261