多用途激光通信天线设计

李响; 柳鸣; 李小明; 张家齐; 白杨杨; 孟立新; 张立中

doi:doi:10.3788/LOP55.020602

激光与光电子学进展, 2018, 55 (2): 020602, 网络出版: 2018-09-10

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Design of Multipurpose Optical Antenna for Laser Communication

李响 ^*柳鸣李小明张家齐白杨杨孟立新张立中

作者单位

长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心, 吉林长春 130022

图 & 表

图 1. 平行光管工作模式光学设计图。(a)光路图;(b) MTF曲线;(c)点列图

Fig. 1. Optical design of working mode of autocollimator. (a) Optical path diagram; (b) MTF curve; (c) spot diagram

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图 2. 激光通信天线工作模式光学设计图。(a)光路图;(b) MTF曲线

Fig. 2. Optical design of working mode of laser communication optical antenna. (a) Optical path diagram; (b) MTF curve

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图 3. 激光通信天线工作模式结构图

Fig. 3. Structure diagram of working mode of laser communication optical antenna

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图 4. 自准直平行光管工作模式结构图

Fig. 4. Structure diagram of working mode of autocollimator

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图 5. 激光通信光学天线模态分析

Fig. 5. Modal analysis of the laser communication optical antenna

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图 6. 工作环境温度改变时主镜面形误差仿真结果。(a)温度为25 ℃;(b)温度为15 ℃

Fig. 6. Simulation results of the surface shape error of the primary mirror when the ambient temperature is changed. (a) Temperature is 25 ℃; (b) temperature is 15 ℃

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图 7. 激光通信光学天线波像差检测。(a)检测现场;(b)检测结果

Fig. 7. Wavefront aberration detection of the laser communication optical antenna. (a) Testing in the laboratory; (b) test results

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表 1材料属性表

Table1. Material properties table

Material	Elastic modulusE /GPa	Density ρ /(g·cm^-3)	Thermal conductivityκ /[W·(m·K)^-1]	Linear expansion coefficientα /(10^-6·℃^-1)
Zerodur	90.6	2.53	1.64	0.05
Invar(4J32)	141	8.1	13.9	0.04
Titanium alloy(TC4)	109	4.44	7.8	8.9
Aluminium alloy(2A12)	68.2	2.68	167	23.6
H-K9Lglass	79.2	2.52	1.1	7.6

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李响, 柳鸣, 李小明, 张家齐, 白杨杨, 孟立新, 张立中. 多用途激光通信天线设计[J]. 激光与光电子学进展, 2018, 55(2): 020602. Xiang Li, Ming Liu, Xiaoming Li, Jiaqi Zhang, Yangyang Bai, Lixin Meng, Lizhong Zhang. Design of Multipurpose Optical Antenna for Laser Communication[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2018, 55(2): 020602.

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图 1. 平行光管工作模式光学设计图。(a)光路图;(b) MTF曲线;(c)点列图

Fig. 1. Optical design of working mode of autocollimator. (a) Optical path diagram; (b) MTF curve; (c) spot diagram

图 2. 激光通信天线工作模式光学设计图。(a)光路图;(b) MTF曲线

Fig. 2. Optical design of working mode of laser communication optical antenna. (a) Optical path diagram; (b) MTF curve

图 3. 激光通信天线工作模式结构图

Fig. 3. Structure diagram of working mode of laser communication optical antenna

图 4. 自准直平行光管工作模式结构图

Fig. 4. Structure diagram of working mode of autocollimator

图 5. 激光通信光学天线模态分析

Fig. 5. Modal analysis of the laser communication optical antenna

图 6. 工作环境温度改变时主镜面形误差仿真结果。(a)温度为25 ℃;(b)温度为15 ℃

Fig. 6. Simulation results of the surface shape error of the primary mirror when the ambient temperature is changed. (a) Temperature is 25 ℃; (b) temperature is 15 ℃

图 7. 激光通信光学天线波像差检测。(a)检测现场;(b)检测结果

Fig. 7. Wavefront aberration detection of the laser communication optical antenna. (a) Testing in the laboratory; (b) test results

表 1材料属性表

Table1. Material properties table

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图 1. 平行光管工作模式光学设计图。(a)光路图;(b) MTF曲线;(c)点列图

Fig. 1. Optical design of working mode of autocollimator. (a) Optical path diagram; (b) MTF curve; (c) spot diagram

图 2. 激光通信天线工作模式光学设计图。(a)光路图;(b) MTF曲线

Fig. 2. Optical design of working mode of laser communication optical antenna. (a) Optical path diagram; (b) MTF curve

图 3. 激光通信天线工作模式结构图

Fig. 3. Structure diagram of working mode of laser communication optical antenna

图 4. 自准直平行光管工作模式结构图

Fig. 4. Structure diagram of working mode of autocollimator

图 5. 激光通信光学天线模态分析

Fig. 5. Modal analysis of the laser communication optical antenna

图 6. 工作环境温度改变时主镜面形误差仿真结果。(a)温度为25 ℃;(b)温度为15 ℃

Fig. 6. Simulation results of the surface shape error of the primary mirror when the ambient temperature is changed. (a) Temperature is 25 ℃; (b) temperature is 15 ℃

图 7. 激光通信光学天线波像差检测。(a)检测现场;(b)检测结果

Fig. 7. Wavefront aberration detection of the laser communication optical antenna. (a) Testing in the laboratory; (b) test results

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