基于地面测试的空间光通信终端的像差补偿方法

摘要

基于地面测试的空间光通信终端的像差补偿方法，本发明涉及基于地面测试的空间光通信终端的像差补偿方法。它为了解决由于加工及装调工艺的限制，存在于空间光通信终端的像差对终端角探测精度的影响，对空间光通信产生影响的问题。该像差补偿方法通过二维微动平台、二维微动平台驱动器、主控计算机、空间光调制器驱动器、空间光调制器、第二分光棱镜、波前传感器、编码器、平行光管和半导体激光器，实现了对光斑的质心坐标的测量，并根据该测量结果对像差进行补偿，提高终端角探测精度，由于角探测精度是靠光斑质心定位精度决定的，从而保证了空间光通信过程中通信链路正常运行的目的。本发明适用于航空和通信等领域。

主权项

基于地面测试的空间光通信终端的像差补偿方法，所述的空间光通信终端包括望远镜(1)、第一分光棱镜(2)、整形透镜组(10)和CMOS图像传感器(11)，入射至望远镜(1)的光束经压缩后入射至第一分光棱镜(2)，经第一分光棱镜(2)折射的基准光束经整形透镜组(10)入射至CMOS图像传感器(11)，其特征在于：像差补偿方法包括下述步骤：步骤一、采用主控计算机(5)向编码器(12)发送编码指令，同时控制半导体激光器(14)发光，编码器(12)为半导体激光器(14)提供调制信号，所述的半导体激光器(14)的光纤发射头位于平行光管(13)的焦点上，主控计算机(5)的图像信号端连接CMOS图像传感器(11)的图像信号端，执行步骤二；步骤二、将波前传感器(9)放置于平行光管(13)的出光口，使经平行光管(13)的原始光束入射至波前传感器(9)表面的探测区域，主控计算机(5)根据波前传感器(9)采集的波形信号进行测量，获得原始光束波前像差的泽尼克多项式系数A，执行步骤三；步骤三、将空间光通信终端的望远镜(1)的入光口与平行光管(13)的出光口对准，使经平行光管(13)的激光入射至望远镜(1)的入光口，执行步骤四；步骤四、采用主控计算机(5)读取CMOS图像传感器(11)采集的基准光图像信号，将所述的基准光图像信号的光斑质心坐标作为坐标a，执行步骤五；步骤五、将二维微动平台(3)放置在望远镜(1)的出光口，使经望远镜(1)出光口的光束入射至二维微动平台(3)，经空间光调制器(7)入射至第二分光棱镜(8)，经第二分光棱镜(8)透射的光束入射至波前传感器(9)，经第二分光棱镜(8)折射的测试光束入射至整形透镜组(10)，经整形透镜组(10)整形的测试光束入射至CMOS图像传感器(11)，采用主控计算机(5)的微动平台驱动信号输出端连接二维微动平台驱动器(4)，二维微动平台驱动器(4)的控制信号输出端连接二维微动平台(3)的控制信号输入端；采用主控计算机(5)的光调制驱动信号输出端连接空间光调制器驱动器(6)的光调制驱动信号输入端，空间光调制器驱动器(6)的控制信号输出端连接空间光调制器(7)的控制信号输入端，执行步骤六；步骤六、采用主控计算机(5)读取CMOS图像传感器(11)采集的测试光束图像信号，将所述的测试光束图像信号的光斑质心坐标作为坐标a’，调整二维微动平台(3)、空间光调制器(7)、第二分光棱镜(8)和整形透镜组(10)的位置，使测试光束图像信号的光斑质心坐标a’与基准光图像信号的光斑质心坐标a相同，执行步骤七；步骤七、采用主控计算机(5)读取波前传感器(9)采集的光束质量数据，所述的光束质量数据作为泽尼克多项式系数B，执行步骤八；步骤八、将步骤二获得的泽尼克多项式系数A与步骤七获得的泽尼克多项式系数B的相同项做差，获得空间光通信终端的真实泽尼克多项式系数C，执行步骤九；步骤九、调整二维微动平台(3)的倾角，并同时调整空间光调制器(7)的相位和灰度，使CMOS图像传感器(11)采集的测试光的光束产生微扰，即通过空间光调制器(7)和二维微动平台(3)补偿波前像差，执行步骤十；步骤十、采用主控计算机(5)读取波前传感器(9)采集的波形信号，获得新的泽尼克多项式系数B’，将泽尼克多项式系数A与新的泽尼克多项式系数B’做差，获得新的泽尼克多项式系数C’，执行步骤十一；步骤十一、判断步骤十所述的新的泽尼克多项式系数C’的系统整体误差是否大于或等于1/20λ，若是则执行步骤八；若否则执行步骤十二；其中，λ代表测试过程中使用的激光波长，步骤十二、采用主控计算机(5)读取CMOS图像传感器(11)采集新的光斑质心坐标b’，并存储该光斑质心坐标b’，执行步骤十三；步骤十三、采用主控计算机(5)经基准光图像信号的光斑质心坐标a坐标量与步骤十二存储的新的光斑质心坐标b’的坐标量做差，获得像差产生的坐标偏移量，所述的坐标偏移量即为像差修正参数，主控计算机(5)根据像差修正参数对空间光通信终端进行像差补偿。