一种激光通信光信号接收系统及其工作方法

1.一种激光通信光信号接收系统，其特征在于，包括：第一4f单元、第二4f单元、第三4f单元、第四4f单元、第五4f单元、第六4f单元、第七4f单元、波前整体倾斜校正单元、低阶AO校正单元、高阶AO校正单元、章动耦合单元及通信处理机；所述第一4f单元包括第一透镜和第二透镜，所述第二4f单元包括第三透镜及第五透镜，所述第三4f单元包括所述第三透镜、第四透镜，所述第四4f单元包括第七透镜及第九透镜，所述第五4f单元包括第七透镜及第八透镜，所述第六4f单元包括第十透镜及第十二透镜，所述第七4f单元包括所述第十透镜及第十一透镜；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第十三透镜、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；光束经所述第一透镜和所述第二透镜入射进入所述倾斜镜，经所述倾斜镜反射后再经所述第三透镜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所述第五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第四透镜，并经所述第四透镜聚集于所述低阶变形镜上，经所述低阶变形镜反射后的光束入射进入所述第七透镜，再经第二分光镜透射后入射进入所述第九透镜，经所述第九透镜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；经所述第二分光镜反射后的光束再经所述第八透镜后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十透镜，再经第三分光镜透射后进入所述第十二透镜，经所述第十二透镜后的光束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第十一透镜，并经所述第十一透镜后进入所述章动倾斜镜经所述章动倾斜镜反射后再经所述第十三透镜聚焦于所述耦合单元上，进入所述耦合单元的光束分为两部分，一部分光束进入所述光功率计，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；另一部分光束进入所述通信处理机。 2.根据权利要求1所述的激光通信光信号接收系统，其特征在于，所述第一4f单元的出瞳位置配置在所述倾斜镜上，同时所述倾斜镜也是第二、第三4f单元的入瞳；所述第三4f单元的出瞳和所述第四4f单元的入瞳位置均配置在所述低阶变形镜上；所述第五4f单元的出瞳和第六4f单元的入瞳位置均配置在所述高阶变形镜上。 3.根据权利要求1所述的激光通信光信号接收系统，其特征在于，所述倾斜镜为音圈电机快速反射镜。 4.根据权利要求1所述的激光通信光信号接收系统，其特征在于，所述倾斜传感器采用低延迟光斑成像系统。 5.根据权利要求1所述的激光通信光信号接收系统，其特征在于，所述倾斜传感器包括第六透镜、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。 6.根据权利要求1所述的激光通信光信号接收系统，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。 7.根据权利要求1所述的激光通信光信号接收系统，其特征在于，所述高阶变形镜为微变形反射镜，所述哈特曼波前传感器为剪切干涉仪。 8.根据权利要求1所述的激光通信光信号接收系统，其特征在于，所述章动倾斜镜为压电陶瓷快速倾斜镜。 9.根据权利要求1所述的激光通信光信号接收系统，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光纤连接的单模光纤。 10.根据权利要求1所述的激光通信光信号接收系统，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。 11.根据权利要求1所述的激光通信光信号接收系统，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。 12.根据权利要求1所述的激光通信光信号接收系统，其特征在于，在无信标光的激光通信链路中，上述光学部件膜系设计覆盖632.8 nm波长，所述第一分光镜的分光比为0.8，所述第二分光镜的分光比为0.25，所述第三分光镜的分光比为0.33；在无信标光的激光通信链路中，上述光学部件膜系设计覆盖信号光波长，所述信号光波长在1540~1565nm波段内，所述第一分光镜的分光比为0.9，所述第二分光镜（142）的分光比为0.11，所述第三分光镜的分光比为0.13。 13.根据权利要求1所述的激光通信光信号接收系统，其特征在于，在有信标光的激光通信链路中，上述光学部件膜系设计覆盖632.8 nm波长，所述第一分光镜的分光比为0.8，所述第二分光镜的分光比为0.25，所述第三分光镜的分光比为0.33；在有信标光的激光通信链路中，上述光学部件膜系设计覆盖808nm信号光波长，所述第一分光镜的分光比为0.5，所述第二分光镜的分光比为0.9，所述第三分光镜的分光比为0.5；在有信标光的激光通信链路中，上述光学部件膜系设计覆盖1550nm信号光波长，所述第一分光镜的分光比为0.9，所述第二分光镜的分光比为0.11，所述第三分光镜的分光比为0.13。 14.一种根据权利要求1至13任一项所述的激光通信光信号接收系统的工作方法，其特征在于，包括下述步骤：光束经所述第一透镜和所述第二透镜入射进入所述倾斜镜，经所述倾斜镜反射后再经所述第三透镜入射进入所述第一分光镜，部分光束经所述第一分光镜反射后再经所述第五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第四透镜，并经所述第四透镜聚集于所述低阶变形镜上，经所述低阶变形镜反射后的光束入射进入所述第七透镜，再经所述第二分光镜透射后入射进入所述第九透镜，经所述第九透镜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；经所述第二分光镜反射后的光束再经所述第八透镜后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十透镜，再经所述第三分光镜透射后进入所述第十二透镜，经所述第十二透镜后的光束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第十一透镜，并经所述第十一透镜后进入所述章动倾斜镜经所述章动倾斜镜反射后再经所述第十三透镜聚焦于所述耦合单元上，进入所述耦合单元的光束分为两部分，一部分光束进入所述光功率计，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；另一部分光束进入所述通信处理机。