有效
一种多级串行系统及其工作方法
刘永凯、王建立、高世杰、吕福睿、姚凯男、吴昊、郭烽、陈云善、伞晓刚、马烈
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
刘
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王
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高
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吕
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姚
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吴
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郭
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马
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摘要
本发明实施例中的多级串行系统及工作方法,包括:波前整体倾斜校正单元、低阶AO校正单元、高阶AO校正单元及章动耦合单元,本申请提供的多级串行系统经上述4级校正后,可保证在强湍流下激光通信的信号光波前质量得到极大提高,从而确保了高效稳定的单模光纤耦合效率。
1.一种多级串行系统,其特征在于,包括:波前整体倾斜校正单元、低阶AO校正单元、高阶AO校正单元及章动耦合单元;所述波前整体倾斜校正单元包括倾斜镜、倾斜镜驱动器、倾斜传感器和倾斜校正控制器,所述倾斜传感器电性连接所述倾斜校正控制器,所述倾斜校正控制器电性连接所述倾斜镜驱动器,所述倾斜镜驱动器电性连接所述倾斜镜;所述低阶AO校正单元包括低阶变形镜、低阶变形镜驱动器、全息波前传感器及低阶校正控制器,所述全息波前传感器电性连接所述低阶校正控制器,所述低阶校正控制器电性连接所述低阶变形镜驱动器,所述低阶变形镜驱动器电性连接所述低阶变形镜;所述高阶AO校正单元包括高阶变形镜、高阶变形镜驱动器、哈特曼波前传感器及高阶校正控制器,所述哈特曼波前传感器电性连接所述高阶校正控制器,所述高阶校正控制器电性连接所述高阶变形镜驱动器,所述高阶变形镜驱动器电性连接所述高阶变形镜;所述章动耦合单元包括章动倾斜镜、章动倾斜镜驱动器、耦合单元、光功率计及章动控制器,所述耦合单元通过光纤连接所述光功率计,所述光功率计电性连接所述章动控制器,所述章动控制器电性连接所述章动倾斜镜驱动器,所述章动倾斜镜驱动器电性连接所述章动倾斜镜;光束经所述倾斜镜反射后入射进入第一分光镜,部分光束经所述第一分光镜反射后再经第一透镜聚焦于所述倾斜传感器上,所述倾斜传感器对入射的光束进行处理后向所述倾斜校正控制器发送脱靶量信息,所述倾斜校正控制器根据所述脱靶量信息经闭环控制运算后向所述倾斜镜驱动器发送倾斜镜运动控制信号,所述倾斜镜驱动器根据所述运动控制信号驱动所述倾斜镜产生相应动作;另一部分光束经所述第一分光镜透射后入射进入所述低阶变形镜,其中经所述低阶变形镜反射后的光束入射进入第二分光镜,经所述第二分光镜反射的光束入射进入所述全息波前传感器,所述全息波前传感器根据入射的光束向低阶校正控制器输出波前信息,所述低阶校正控制器根据波前信息向所述低阶变形镜驱动器发送变形镜控制信号,所述低阶变形镜驱动器根据所述变形镜控制信号驱动所述低阶变形镜产生相应动作;经所述第二分光镜透射的光束入射进入所述高阶变形镜,并经所述高阶变形镜反射后入射进入第三分光镜,经所述第三分光镜透射的光束入射进入所述哈特曼波前传感器,所述哈特曼波前传感器根据入射的光束向所述高阶校正控制器输出斜率信息,所述高阶校正控制器根据所述斜率信息向所述高阶变形镜驱动器发送变形镜控制信号,所述高阶变形镜驱动器根据所述变形镜控制信号驱动所述高阶变形镜产生相应动作;经所述第三分光镜反射的光束入射进入所述章动倾斜镜,并经所述章动倾斜镜反射后再聚焦于所述耦合单元上,所述光功率计获取光功率信息并输出至所述章动控制器,所述章动控制器向所述章动倾斜镜驱动器发送倾斜镜控制信号,所述章动倾斜镜驱动器根据所述倾斜镜控制信号驱动所述章动倾斜镜产生相应动作。
2.根据权利要求1所述的多级串行系统,其特征在于,所述倾斜镜为音圈电机快速反射镜。
3.根据权利要求1所述的多级串行系统,其特征在于,所述倾斜传感器采用低延迟光斑成像系统。
4.根据权利要求1所述的多级串行系统,其特征在于,所述倾斜传感器包括CMOS相机及图像处理器,所述CMOS相机根据输入的光束输出图像信号,所述图像处理器对所述图像信息进行处理。
5.根据权利要求1所述的多级串行系统,其特征在于,所述低阶变形镜为压电陶瓷变形镜,所述全息波前传感器为曲率波前传感器。
6.根据权利要求1所述的多级串行系统,其特征在于,所述高阶变形镜为微电子机械系统变形镜,所述哈特曼波前传感器为剪切干涉仪。
7.根据权利要求1所述的多级串行系统,其特征在于,所述章动倾斜镜为压电陶瓷快速倾斜镜。
8.根据权利要求1所述的多级串行系统,其特征在于,所述耦合单元包括耦合透镜组和与所述耦合透镜组耦合的单模光纤。
9.根据权利要求1所述的多级串行系统,其特征在于,所述倾斜校正控制器、所述低阶校正控制器、所述高阶校正控制器及所述章动控制器均电性连接上位机。
10.根据权利要求1所述的多级串行系统,其特征在于,所述全息波前传感器还电性连接所述倾斜校正控制器,所述全息波前传感器将探测的倾斜信息发送给所述倾斜校正控制器,所述倾斜校正控制器融合两种传感器信息并进行控制。
11.一种根据权利要求1至10任一项所述的多级串行系统的工作方法,其特征在于,包括下述步骤:光束经所述倾斜镜反射后入射进入第一分光镜,部分光束经所述第一分光镜反射后再经第一透镜聚焦于所述倾斜传感器上,所述倾斜传感器对入射的光束进行处理后向所述倾斜校正控制器发送脱靶量信息,所述倾斜校正控制器根据所述脱靶量信息经闭环控制运算后向所述倾斜镜驱动器发送倾斜镜运动控制信号,所述倾斜镜驱动器根据所述运动控制信号驱动所述倾斜镜产生相应动作;另一部分光束经所述第一分光镜透射后入射进入所述低阶变形镜,其中经所述低阶变形镜反射后的光束入射进入第二分光镜,经所述第二分光镜反射的光束入射进入所述全息波前传感器,所述全息波前传感器根据入射的光束向低阶校正控制器输出波前信息,所述低阶校正控制器根据波前信息向所述低阶变形镜驱动器发送变形镜控制信号,所述低阶变形镜驱动器根据所述变形镜控制信号驱动所述低阶变形镜产生相应动作;经所述低阶变形镜透射的光束入射进入所述高阶变形镜,并经所述高阶变形镜反射后入射进入所述第三分光镜,经所述第三分光镜透射的光束入射进入所述哈特曼波前传感器,所述哈特曼波前传感器根据入射的光束向所述高阶校正控制器输出斜率信息,所述高阶校正控制器根据所述斜率信息向所述高阶变形镜驱动器发送变形镜控制信号,所述高阶变形镜驱动器根据所述变形镜控制信号驱动所述高阶变形镜产生相应动作;经所述第三分光镜反射的光束入射进入所述章动倾斜镜,并经所述章动倾斜镜反射后再聚焦于所述耦合单元上,所述光功率计获取光功率信息并输出至所述章动控制器,所述章动控制器向所述章动倾斜镜驱动器发送章动倾斜镜控制信号,所述章动倾斜镜驱动器根据所述章动倾斜镜控制信号驱动所述章动倾斜镜产生相应动作。



