一种自由空间激光通信用紧凑分光模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于空间光通信技术领域，特别是涉及到一种光学系统中的紧凑分光模块。
【背景技术】
[0002]自由空间激光通信相比传统的微波通信，具有通信容量大、功耗低、抗干扰、保密性好等优点，成为现在空间海量信息传输的重要手段。由于自由空间激光通信光学系统需要完成信标指引、通信收发，甚至是提前量补偿等功能，光学系统通常为多个子光路共用一个收发光学天线的形式，其中多个子光路的合光、分束与空间折转采用分束镜来实现，如图2所示。
[0003]图2为现有自由空间激光通信光学系统的典型形式。现结合图2，对现有的分光方法进行说明，具体如下:
[0004]现有的典型空间激光通信系统主要包含:收发光学天线1，振镜2，分束镜I 10，分束镜II 11，分束镜III12，通信接收子系统6，通信发射子系统7，信标接收子系统8，信标发射子系统9。在这里，通信接收子系统6与通信发射子系统7的工作波长，为一个波段相距几十纳米左右的两个波长λ 11和λ 12 ;信标接收子系统8与信标发射子系统9的工作波长，为一个波段相距几十纳米左右的两个波长λ 21和λ 22。分束镜I 10，分束镜II 11，分束镜III12为波长分光。分束镜I 10首先将通信波段与信标波段分光，分束镜II 11将两个波长λ 11和λ 12分光，分束镜III 12将两个波长λ 21和λ 22分光。为保证通信接收子系统6，通信发射子系统7，信标接收子系统8，信标发射子系统9的光轴，在收发光学天线I之外，仍保证彼此之间较高的同轴度，就需要对分束镜I 10，分束镜II 11，分束镜III 12进行精密装调和定位。
[0005]根据具体的工作模式，空间激光通信的光学系统可能需要更为复杂的分光，但是基本方法是一致的。
[0006]其中，分束镜I 10，分束镜II 11，分束镜III 12常用的有分光片和分光棱镜两种形式。目前关于自由空间激光通信光学系统分光的文献专利虽然并没有强调实际分束镜采用哪种形式，但是在画图和实际应用上，多采用独立安装分光片的形式，偶见有独立安装的分光棱镜。无论哪种形式，为保证多个子光路的光轴一致性，都需要对其进行非常复杂的装调，如论文“光通信系统中分光系统光学调整的误差分析(应用光学，2012，Vol.33 (I)) ”中所描述的。相应的就需要复杂的机械结构设计来保证每一个分束镜的稳定性和可装调性。这些都加大了自由空间激光通信光学系统的工程难度、稳定性以及制造成本。
[0007]因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是:提供一种自由空间激光通信用紧凑分光模块，用一个分光模块代替多个相对独立的分束镜，相对的空间位置关系易于在前期的分光棱镜加工中实现，降低后续装调加工难度，提高系统的稳定性，应用在大于等于四个子光路的空间激光通信光学系统中，优势明显。
[0009]—种自由空间激光通信用紧凑分光模块，其特征是:包括收发光学天线、振镜、分光棱镜1、分光棱镜I1、分光棱镜II1、通信接收子系统、通信发射子系统、信标接收子系统以及发射子系统，光束经过所述收发光学天线为平行光出射，然后再经过振镜反射；所述分光棱镜I的入射面与光轴垂直，分光棱镜1、分光棱镜I1、分光棱镜III组合成为分光模块，分光棱镜I产生分光效应的表面为分光面I，分光棱镜II产生分光效应的表面为分光面II，分光棱镜III产生分光效应的表面为分光面III ;所述分光棱镜II和分光棱镜III分别设置在分光棱镜I的分光面I分开的两条支线光路上，且分别与分光棱镜I的两个表面胶合连接；所述光束经过分光棱镜1、分光棱镜II以及分光棱镜III组合成的分光模块分成四路，分别与通信接收子系统、通信发射子系统、信标接收子系统以及信标发射子系统对接。
[0010]所述分光棱镜1、分光棱镜I1、分光棱镜III均为波长分光棱镜。
[0011]所述分光面I在分光棱镜I内部的角度方向，分光面II在分光棱镜II内部的角度方向，分光面III在分光棱镜III内部的角度方向根据自由空间激光通信系统所需光路方向以及分光膜层的角度进行设置。
[0012]所述分光面1、分光面I1、分光面III分别位于分光棱镜1、分光棱镜I1、分光棱镜III中的位置公差，以及分光棱镜1、分光棱镜I1、分光棱镜III相互胶合的位置公差通过后续分光子光路的对接要求进行设置。
[0013]通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果:一种自由空间激光通信用紧凑分光模块，用一个分光模块代替多个相对独立的分束镜，相对的空间位置关系易于在前期的分光棱镜加工中实现，降低后续装调加工难度，提高系统的稳定性，应用在大于等于四个子光路的空间激光通信光学系统中，优势明显。通过本发明的设计，与现有技术的相比，优点主要在于:
[0014]1、分光面在棱镜中的位置，以及棱镜与棱镜之间的相对位置在元件前期加工中就已经实现，避免了多个分光面的装调，简化了装调过程，提高了系统精度。
[0015]2、分光面通过棱镜胶合固定在一起，而不是每个分光面单独固定，一旦加工好就难以被破坏，稳定性更高，更为可靠。
[0016]3、本发明将多个分光元件其固化为一个模块，提高了系统的模块化设计，易于后期维护及元件更替，同时提高了重复精度。
[0017]4、简化了机械调整机构，实现了分光系统的紧凑及轻小型化设计。
[0018]5、降低了自由空间激光通信系统实现的时间成本和加工成本，使其易于工程实现。
【附图说明】
[0019]以下结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的说明:
[0020]图1为本发明一种自由空间激光通信用紧凑分光模块结构示意图。
[0021]图2为本发明一种自由空间激光通信用紧凑分光模块现有技术结构示意图。
[0022]图中1-收发光学天线、2-振镜、3-分光棱镜1、4_分光棱镜I1、5_分光棱