专利名称：1550nm波段光束跟踪通信一体化的光探测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种1550nm波段光束跟踪通信一体化的光探测装置，属于空间光通 信技术领域。
背景技术：
空间光通信系统采用1550nm波段的光束进行通信，它利用成熟的光纤器件实现 了高数据率信息传输。由于1550nm波段光束CCD探测器的灵敏度低，像元尺寸大，因此传 统的空间光通信系统在使用1550nm波段光束进行信号传输的同时，发射端还需要有SOOnm 波段的激光作为信标光，接收端则需要利用SOOnm波段光束的CCD探测器对信标光进行跟 踪，这造成了系统整体结构复杂，并且功耗大。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有空间光通信系统结构复杂的问题，提供一种1550nm 波段光束跟踪通信一体化的光探测装置。本发明由主成像透镜、2 X 2透镜阵列、四个光纤头、四个APD探测器及信号处理系 统组成，空间光通信系统的接收光束入射至主成像透镜，经主成像透镜聚焦后，入射到 2X2透镜阵列，并在2X2透镜阵列上形成光斑，每个透镜上形成的光斑耦合入一个光纤 头，每个光纤头将其耦合的光信号输入至一个APD探测器，每个APD探测器将其接收的光信 号转换为电压信号输出给信号处理系统，信号处理系统对其同时接收的四个电压信号进行 处理，获得空间光通信系统的接收光束光轴在俯仰轴及方位轴上的偏转角；所述四个光纤 头的光纤长度相等。本发明的优点是本发明基于衍射光学元件实现对1550nm波段信号光进行入射 角度的跟踪，它无需再通过SOOnm波段信标光与CCD探测器的配合使用，装置结构简洁，有 效地减小了空间光通信系统的体积、重量及功耗。它能在对信号光进行强度直接探测解调 的同时，实现对信号光入射角度的跟踪，角度探测精度< lyrad，探测频率> 1MHz。
图1为本发明的探测原理示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图1说明本实施方式，本实施方式由主成像透镜1、 2X2透镜阵列2、四个光纤头3、四个APD探测器4及信号处理系统5组成，空间光通信系统的接收光束入射至主成像透镜1，经主成像透镜1聚焦后，入射到 2X2透镜阵列2，并在2X2透镜阵列2上形成光斑，每个透镜上形成的光斑耦合入一个光 纤头3，每个光纤头3将其耦合的光信号输入至一个APD探测器4，每个APD探测器4将其接收的光信号转换为电压信号输出给信号处理系统5，信号处理系统5对其同时接收的四个 电压信号进行处理，获得空间光通信系统的接收光束光轴在俯仰轴及方位轴上的偏转角； 所述四个光纤头3的光纤长度相等。本实施方式中2X2透镜阵列2将入射的部分光成像于自身的焦平面上，并将其耦 合入四个光纤头3，四个光纤头3的光纤长度相等，能够保证光传输信号的同步性。
具体实施方式
二 下面结合图1说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的 进一步说明，所述信号处理系统5对其接收的电压信号进行处理的方法为设信号处理系 统5接收的四个电压信号值分别为\、VB、Vc和VD，其中Va和Vb对应的光斑信号在2 X 2透 镜阵列2的同一行的两个透镜上，V。和Vd对应的光斑信号在2X2透镜阵列2的另一行的 两个透镜上，Va和V。对应的光斑信号在2 X 2透镜阵列2的同一列的两个透镜上，Vb和Vd对 应的光斑信号在2X2透镜阵列2的另一列的两个透镜上，信号处理系统5的通信处理部分将四个电压信号值相加，获得电压和Vsum，其表达 式为vslH = vA+vB+vc+vD ；信号处理系统5的光束跟踪处理部分根据电压和Vsum值计算获得在所述俯仰轴方 向上的偏转角α的表达式为
权利要求
1.一种1550nm波段光束跟踪通信一体化的光探测装置，其特征在于它由主成像透镜 (1)、2X2透镜阵列O)、四个光纤头(3)、四个APD探测器(4)及信号处理系统(5)组成，空间光通信系统的接收光束入射至主成像透镜(1)，经主成像透镜(1)聚焦后，入射到 2X2透镜阵列0)，并在2X2透镜阵列( 上形成光斑，每个透镜上形成的光斑耦合入一 个光纤头(3)，每个光纤头C3)将其耦合的光信号输入至一个APD探测器0)，每个APD探 测器(4)将其接收的光信号转换为电压信号输出给信号处理系统(5)，信号处理系统(5)对 其同时接收的四个电压信号进行处理，获得空间光通信系统的接收光束光轴在俯仰轴及方 位轴上的偏转角；所述四个光纤头(3)的光纤长度相等。
2.根据权利要求1所述的1550nm波段光束跟踪通信一体化的光探测装置，其特征在 于所述信号处理系统( 对其接收的电压信号进行处理的方法为设信号处理系统(5) 接收的四个电压信号值分别为VA、VB、V。和VD，其中Va和Vb对应的光斑信号在2X2透镜阵 列O)的同一行的两个透镜上，V。和Vd对应的光斑信号在2X2透镜阵列O)的另一行的 两个透镜上，Va和V。对应的光斑信号在2X2透镜阵列O)的同一列的两个透镜上，Vb和Vd 对应的光斑信号在2X2透镜阵列O)的另一列的两个透镜上，信号处理系统(5)的通信处理部分将四个电压信号值相加，获得电压和Vsum，其表达式 为
3.根据权利要求2所述的1550nm波段光束跟踪通信一体化的光探测装置，其特征在 于所述信号处理系统(5)的通信处理部分将电压和Vsum与预设定的判决阈值Vth进行比 较，当Vsum > Vth，进行光电解码输出1码信号，当Vsum < Vth，进行光电解码输出O码信号，实 现了对空间光通信系统的接收光束的通信。
全文摘要
1550nm波段光束跟踪通信一体化的光探测装置，属于空间光通信技术领域。它解决了现有空间光通信系统结构复杂的问题。它的空间光通信系统的接收光束入射至主成像透镜，经主成像透镜聚焦后，入射到2×2透镜阵列，并在2×2透镜阵列上形成光斑，每个透镜上形成的光斑耦合入一个光纤头，每个光纤头将其耦合的光信号输入至一个APD探测器，每个APD探测器将其接收的光信号转换为电压信号输出给信号处理系统，信号处理系统对其同时接收的四个电压信号进行处理，获得空间光通信系统的接收光束光轴在俯仰轴及方位轴上的偏转角；所述四个光纤头的光纤长度相等。本发明用于跟踪空间光通信系统的光入射角度。
文档编号H04B10/08GK102104430SQ20101061126
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者于思源, 俞建杰, 杨玉强, 谭立英, 赵生, 韩琦琦, 马晶 申请人:哈尔滨工业大学