一种相干探测激光通信终端的测试装置及测试方法

本发明涉及一种激光通信终端检测方法，具体涉及一种相干探测激光通信终端的测试装置及测试方法。

背景技术：

1、激光通信是一种利用激光传输信息的通信方式，具有通信容量大、传输速率高、保密性好、体积小、重量轻、功耗低的优点，目前被广泛应用于遥感、导航、通信、深空探测、空间站等各类航天领域，是未来远距离、高速率信息保密通信强有力的通讯方式。

2、在现阶段的激光通信系统中，主要以强度调制/直接探测(im/dd)激光通信终端为主，这类通信体制的结构简单，成本低，调制和解调容易，但是由于调制形式单一，从而导致信息承载量受限。相干探测激光通信终端由于其高灵敏度、易于小型化及良好的滤波性能等优点，成为近年来空间激光通信技术的研究热点。但目前尚未有针对相关激光通信终端的地面测试系统，若采用现有的im/dd激光通信终端测试系统，则因灵敏度较低、测量误差较大，而无法对相关探测激光通信终端的性能进行精确测试。

技术实现思路

1、本发明提供了一种相干探测激光通信终端的测试装置及测试方法，用于解决采用现有的im/dd激光通信终端测试系统，无法对相干探测激光通信终端的性能进行精确测试的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、一种相干探测激光通信终端的测试装置，其特殊之处在于：

4、包括转台、光学平台及搭载在光学平台上的光学系统；

5、所述转台位于光学平台的外侧，用于搭载待测激光通信终端；

6、所述光学系统包括沿待测激光通信终端的出射光路依次设置的光束整形单元、振镜、1/4波片、第一分束镜和光学测试系统，以及光源系统；所述光源系统用于为待测激光通信终端提供光源，所述第一分束镜、1/4波片、振镜、光束整形单元及待测激光通信终端依次位于光源系统的出射光路上；

7、所述光束整形单元包括主镜和次镜，且主镜的口径大于次镜；沿待测激光通信终端的出射光路，所述主镜和次镜形成缩束系统；沿光源系统的出射光路，所述次镜和主镜形成扩束系统；

8、所述振镜用于模拟卫星平台振动，并改变到达其镜面的出射光的路径；

9、在待测激光通信终端的出射光路上，所述1/4波片用于保证出射光的光斑不变；所述第一分束镜将经1/4波片的出射光分为两路光束，其中一路光束进入光学测试系统，光学测试系统用于对待测激光通信终端的性能进行测试；

10、在光源系统的出射光路上，所述1/4波片用于使该出射光产生圆偏振光或椭圆偏振光。

11、进一步地，所述1/4波片通过单轴转台安装于光学平台上，单轴转台用于调整1/4波片的安装角度。

12、进一步地，所述光源系统包括激光器和第一光学镜头，且激光器通过单模保偏光纤与第一光学镜头连接；所述激光器用于产生线偏振光束，激光器发射激光，经第一光学镜头、第一分束镜后进入1/4波片，经1/4波片产生圆偏振光或椭圆偏振光，圆偏振光或椭圆偏振光经振镜、缩束系统后进入激光通信终端，为待测激光通信终端提供光源。

13、进一步地，所述光学测试系统包括第一测试系统和第二测试系统；

14、所述第一测试系统包括第二分束镜、第二光学镜头及光斑分析仪；

15、所述第二测试系统包括反射镜、第三光学镜头及功率计；

16、经第一分束镜形成的两路光束中的其中一路光束通过第二分束镜再次被分为两路，其中一路通过第二光学镜头进入光斑分析仪，光斑分析仪位于第二光学镜头的焦面处，用于分析光斑信息并获取待测激光通信终端的发散角；其余一路经反射镜后，通过第三光学镜头进入功率计，功率计位于第三光学镜头的焦面处，用于测量接收到的光斑能量。

17、本发明还提供一种相干探测激光通信终端的测试方法，其特殊之处在于，采用本发明所述的相干探测激光通信终端的测试装置，包括以下步骤：

18、【1】将待测激光通信终端安装于转台之上；

19、【2】启动待测激光通信终端，在转台及振镜工作的条件下，实现对待测激光通信终端性能的测试；所述性能包括待测激光通信终端的发散角、实时发射功率、等效全向辐射功率、跟踪功能、通信功能以及待测激光通信终端的发射系统和跟踪系统的同轴度。

20、进一步地，步骤【2】中，对待测激光通信终端的发散角和实时发射功率的测试方法为：

21、1)待测激光通信终端发射的信号光依次经缩束系统、振镜、1/4波片、第一分束镜后分为两路光束，其中一路光束通过第二分束镜再次被分为两路，一路进入光斑分析仪，另一路进入功率计；

22、2)通过光斑分析仪获取待测激光通信终端的发散角θ；

23、所述待测激光通信终端发散角θ的表达式为：θ＝2arctan(d/2f)，式中，d为光斑分析仪接收到光束的光斑直径，f为光学系统接收支路的焦距，且f＝f1×β，其中，f1为第二光学镜头的焦距，β为缩束系统的放大率；

24、3)通过功率计获取待测激光通信终端的实时发射功率。

25、进一步地，步骤【2】中，对待测激光通信终端的等效全向辐射功率的测试方法为：

26、将功率计连接待测激光通信终端的发射系统，获取待测激光通信终端发射系统的最大功率p，并基于待测激光通信终端的发散角θ，获取待测激光通信终端的等效全向辐射功率eirp；所述等效全向辐射功率eirp的表达式为：

27、

28、进一步地，步骤【2】中，对待测激光通信终端跟踪系统的测试方法为：

29、1)打开光源系统的激光器，激光器发射的出射光经第一光学镜头、第一分束镜后分为两路，一路进入光学测试系统，另一路通过1/4波片、振镜及扩束系统后被待测激光通信终端接收；

30、2)改变转台的方位角度，分别使得进入待测激光通信终端的出射光到达其跟踪系统的两侧边缘视场，从而获取待测激光通信终端所能捕获跟踪的整个视场。

31、进一步地，步骤【2】中，对待测激光通信终端通信功能的测试方法为：

32、关闭激光器，将通信机通过单模保偏光纤与第一光学镜头连接，并将地检设备与待测激光通信终端的接收系统建立激光通信链路；通信机发射信号光，并将其耦合于单模保偏光纤内，再依次经第一光学镜头、第一分束镜、1/4波片、振镜及扩束系统后进入待测激光通信终端的接收系统，使用地检设备对待测激光通信终端的接收系统接收到的信号光进行解调，并和通信机加载的信号对比，若误码率小于待测激光通信终端所要求的误码率，则代表待测激光通信终端的通信功能良好；否则，代表待测激光通信终端的通信功能较差。

33、进一步地，步骤【2】中，对待测激光通信终端发射系统和跟踪系统同轴度的测试方法为：

34、1)打开激光器，旋转转台，使得待测激光通信终端接收到的光斑位于其跟踪系统的中心位置；

35、2)打开待测激光通信终端的发射系统，使用光斑分析仪计算接收到的光斑位于光斑分析仪上的质心位置(x，y)，获取待测激光通信终端的发射系统和跟踪系统的同轴度所述同轴度的计算公式为：式中：f为光学系统接收支路的焦距，f＝f1×β1，其中，f1为第二光学镜头的焦距，β1为扩束系统的放大率。

36、与现有技术相比，本发明的优点是：

37、1、测试精确、适应性强。

38、本发明的装置是为进行相干探测激光通信终端测试而设计的与之匹配的测试装置，包括转台、光学平台及光学系统，其中，光学系统中的第一分束镜和1/4波片结合，在待测激光通信终端的出射光路上，用于保证出射光的光斑不变；在光源系统的出射光路，用于使激光器的线偏振光产生圆偏振光或椭圆偏振光，进而被待测激光通信终端所接收，从而实现对待测激光通信终端的性能进行全面测试。采用本装置不仅可对相干探测激光通信终端的性能进行精确测试，也可对直探激光通信终端进行测试，因此，在地面验证阶段即可对各类激光通信终端的各类单端指标进行精确验证。

39、2、方法明了，全面覆盖。

40、本发明的测试方法全面阐述了激光通信终端发散角、等效全向辐射功率、捕获跟踪视场、通信功能和同轴度的测试方法，根据此方法可对各类激光通信终端的各类单端指标在地面阶段进行全面的验证。