空間光通信是以光波為載波,在空間實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息無線傳輸?shù)耐ㄐ欧绞�。因其具有傳輸速率高、抗干擾能力強和保密性強等優(yōu)點,各國積極開展空間光通信各項關(guān)鍵技術(shù)的研究,多套空間光通信終端從實驗研究階段走到了實際應(yīng)用階段。隨著獵鷹9號火箭成功將60顆衛(wèi)星（Starlink計劃）送入太空以及通信技術(shù)的發(fā)展需求,建設(shè)可覆蓋全球的空間光通信網(wǎng)絡(luò)大勢所趨,這給空間光通信終端的發(fā)展帶來了機遇與挑戰(zhàn)。在這種趨勢下,空間光通信終端首先要滿足的是Low SWaP（size,weight,and power,即體積小、質(zhì)量輕、功耗低）指標,以實現(xiàn)空間應(yīng)用對有效載荷小型化、輕量化、低功耗的要求。光學(xué)天線是光通信終端的核心組成部分之一,主要負責信號的發(fā)射和接收,其性能將對空間光通信終端的結(jié)構(gòu)、性能產(chǎn)生巨大的影響。然而,傳統(tǒng)光學(xué)天線大多采用的是將同軸反射式光學(xué)系統(tǒng)聚焦再準直的結(jié)構(gòu)形式,存在中心遮攔,通信效率較低,其有效視場相對較小,導(dǎo)致空間光通信終端中ATP系統(tǒng)架構(gòu)采用的是粗、精跟蹤分離的結(jié)構(gòu)形式,這種結(jié)構(gòu)形式相對復(fù)雜。因此,提高光學(xué)系統(tǒng)效率、增大光學(xué)系統(tǒng)有效視場成為光學(xué)天線重點發(fā)展方向之一。近年來,自由曲面在成像光學(xué)系統(tǒng)... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所)四川省

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

DSOT光學(xué)終端概念圖[29]

4圖1.1DSOT光學(xué)終端概念圖[29]Figure1.1ConceptofDSOTopticalterminal[29]2007年，法國國防部計劃并完成LOLA實現(xiàn)全球首個40000km距離的大氣層連接地球同步衛(wèi)星和飛機的項目。LOLA所搭載的光學(xué)天線采用的系統(tǒng)為含有快擺鏡的無孔徑遮攔的離軸三反消像散光學(xué)系統(tǒng)，如圖1.2所示。為了提高光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用性能，其主鏡、次鏡和三鏡均采用非球面面形，其中快擺鏡的主要作用是減小光學(xué)系統(tǒng)的整體尺寸。光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計波長為848nm，實現(xiàn)20倍的放大倍率，在實驗驗證過程中，系統(tǒng)波像差RMS達到λ/17[30]。圖1.2LOLA光學(xué)系統(tǒng)示意圖[30]Figure1.2SchematicdiagramofopticalsystemofLOLA[30]2001年，瑞士Contraves空間中心設(shè)計的OPTEL-25空間光通信終端采用的是離軸四反結(jié)構(gòu)，如圖1.3所示。為了提高光學(xué)系統(tǒng)實際應(yīng)用性能，其主鏡、次鏡和四鏡均采用拋物面的面形形式，三鏡為平面。有效口徑為135mm，有效視

5場為1度，工作波長范圍為808nm和1064nm，在1度視場內(nèi)，放大倍率為10倍，波像差達到1/25波長[31]。圖1.3OPTEL-25光學(xué)系統(tǒng)示意圖[31]Figure1.3SchematicdiagramofopticalsystemofOPTEL-25[31]除了以上三種典型的離軸聚焦系統(tǒng)外，RUAGSpace設(shè)計的OPTEL所采用的光學(xué)天線采用離軸無焦（平行光進，平行光出）結(jié)構(gòu)，如圖1.4所示，其有效口徑為135mm，發(fā)射、接收波長分別1064nm和1550nm，在保證成像質(zhì)量的情況下，視場達到±0.3[32]。圖1.4OPTEL-D光學(xué)天線示意圖[32]Figure1.4SchematicdiagramofopticalantennaofOPTEL-D[32]與國外發(fā)展較快的國家相比，國內(nèi)在空間光通信領(lǐng)域研究起步稍晚，投資有限，但是在光通信光學(xué)天線設(shè)計領(lǐng)域也取得了一些成果。電子科技大學(xué)和武漢大學(xué)等研制的激光通信光學(xué)終端實現(xiàn)了地面較高速實時通信；長春理工大學(xué)等，在空地激光通信領(lǐng)域取得顯著成果，并開展激光通信組網(wǎng)研究；上海光機所在水下

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[2]基于矢量像差理論的離軸反射系統(tǒng)失調(diào)校正研究[D]. 張曉彬.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所) 2018
[3]空間光通信多孔徑接收系統(tǒng)性能研究[D]. 李康寧.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[4]空間光學(xué)自由曲面應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 胡海翔.中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所 2017
[5]星間相干激光通信保偏光學(xué)系統(tǒng)研究[D]. 楊宇飛.中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所 2017
[6]光學(xué)自由曲面子孔徑拼接干涉檢測技術(shù)[D]. 張磊.浙江大學(xué) 2016
[7]光學(xué)自由曲面的表征方法與技術(shù)研究[D]. 葉井飛.南京理工大學(xué) 2016
[8]空間激光通信光學(xué)天線及粗跟蹤技術(shù)研究[D]. 鄢永耀.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所) 2016
[9]空間相干光通信終端光學(xué)系統(tǒng)研究[D]. 趙意意.中國科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機械研究所) 2015
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碩士論文
[1]基于自由曲面的多孔徑成像系統(tǒng)的研究[D]. 周璐陽.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]帶本振光的自相干光通信系統(tǒng)分析[D]. 劉侃.電子科技大學(xué) 2018
[3]自由曲面在大視場紅外相機中的應(yīng)用研究[D]. 周鑫.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所) 2017
[4]無線光通信系統(tǒng)光學(xué)天線設(shè)計研究[D]. 胡瑤.華中科技大學(xué) 2017
[5]基于Q-type多項式的自由曲面表征函數(shù)及其在成像光學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D]. 李闖.長春理工大學(xué) 2017
[6]離軸反射式擴束系統(tǒng)研究[D]. 武越.長春理工大學(xué) 2016
[7]自由曲面離軸反射式光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計[D]. 王偉.南京理工大學(xué) 2016
[8]衛(wèi)星光通信系統(tǒng)中反射式光學(xué)天線優(yōu)化設(shè)計[D]. 王鑫磊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[9]光學(xué)自由曲面面形描述方法和光線追跡模型的研究[D]. 朱進.南京理工大學(xué) 2012
[10]光學(xué)自由曲面檢測光路方案及關(guān)鍵部件設(shè)計研究[D]. 倪江楠.南京理工大學(xué) 2011



本文編號：3560952