红外与激光工程
2023, 52(1): 20220296
西安空间无线电技术研究所，陕西 西安 710000
针对空间激光通信系统小型化设计的需求，提出了使用四象限探测器实现捕获与跟踪的方案。通过分析四象限探测器上光斑的位置分布，推导了三种光斑分布的4QD 捕获牵引模型，通过对4QD 光斑位置的解算以及与跟踪机构的精准标定，实现了4QD 的高精度跟踪。在实验室基于一台激光终端与系统测试平台，对四象限探测器的捕获与跟踪方案及性能进行了实验验证，测试结果表明，在实验室动态条件下，用4QD 作为捕获及跟踪探测器，捕获概率高达100%，跟踪精度优于3 μrad，验证了该方案的可行性，为激光终端小型化设计奠定了基础。
激光通信 四象限探测器 捕获与跟踪复用 optical communication four-quadrant detector acquisition and tracking multiplexing
1 电子科技大学 电子科学技术研究院, 四川 成都 610054
2 电子科技大学 光电信息学院, 四川 成都 610054
3 电子科技大学 物理电子学院, 四川 成都 610054
4 空间电子信息技术研究院 中国空间技术研究院, 陕西 西安 710000
在空间激光通信、组网过程中, 为了能够实现一颗卫星终端对多颗卫星终端的物理光束接入, 从而使得一颗卫星能与多颗卫星实现数据分发、路由、交换等组网功能, 对卫星激光通信捕跟过程中存在的多终端物理接入方法进行了研究。在基于液晶光学相控阵多波束生成能力和多波束赋形的理论基础上, 设计了一种新型的多终端接入方法。该方法的核心是利用液晶光学相控阵的多波束生成与控制能力实现对多个终端的接入。对光束在远场光斑的位置信息以及接入过程中的衍射效率和能量损耗情况进行仿真来验证该方案是否满足空间激光通信终端接入要求。仿真结果发现接入过程中的衍射效率大于80%, 能量损耗小于1 dB, 表明该方案有效可行。
激光通信 多波束 捕跟 液晶光学相控阵 laser communication multi-beam acquisition and tracking liquid crystal optical phased array 红外与激光工程
2017, 46(11): 1122004
长春理工大学电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
在大气激光通信中捕获对准跟踪（APT）是通信成功的前提。对空间激光通信中的捕获对准跟踪系统常用的两种光束定位探测器件CCD和四象限光电探测器(QD)的特性进行了深入分析，研究了影响大气激光通信跟踪系统性能的5种大气湍流效应，分别讨论了光束漂移、光强起伏、光斑弥散、到达角起伏及光束扩展的原理及对应仿真结果。结合大气湍流和探测器，针对质心跟踪算法和形心跟踪算法进行深入分析，得到并实验验证了在大气条件下形心算法的跟踪误差小于质心误差的结论。
光通信 捕获对准跟踪 大气湍流 质心算法 形心算法
为了研究大气激光通信中稳定跟踪所采用的器件及有效跟踪方法，分析了光束定位探测器件(电荷耦合器件和四象限光电探测器)的灵敏度特性，结合影响大气激光通信跟踪系统性能的五种大气湍流效应，分别讨论了光束漂移、光强起伏、光斑弥散、到达角起伏及光束扩展的原理.对质心跟踪算法和形心跟踪算法定位准确度的影响进行分析，得到在大气条件下形心算法的跟踪误差小于质心误差的结论，并通过实验进行了验证.
大气激光通信 捕获对准跟踪 大气湍流 质心算法 形心算法 Atmospheric laser communications system Acquisition Pointing Tracking（APT） Atmospheri turbulence Centroid localization algorithm Shape center capturing algorithms
中国科学院 上海光学精密机械研究所 中国科学院空间激光通信检验技术国防科技创新实验室, 上海 201800
卫星激光通信具有巨大的潜在应用价值,国际上已实现高码率、小型化、轻量化和低功耗激光通信终端,其中光学跟瞄系统的设计和控制是关键技术之一。由粗跟踪系统和精跟踪系统组成的复合轴系统能实现光跟瞄系统的大范围、高精度跟踪任务。对卫星激光通信光学跟瞄系统的特点和关键技术进行了讨论,介绍了光跟瞄技术中的扫描、捕获、指向、跟踪过程,综述了复合轴光跟瞄控制系统的国外研究进展。最后对卫星激光通信复合轴光跟瞄系统的应用前景进行了展望。
光通信 卫星激光通信 光学瞄准捕获跟踪 复合控制 激光与光电子学进展
2010, 47(4): 040601
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所,中国科学院空间激光通信及检验技术重点实验室 上海 201800
2 广西大学 物理科学与工程技术学院,广西 南宁 530004
空间相干激光通信终端中的跟瞄(PAT)系统性能直接影响通信质量。在通用的相干接收机系统中加入CCD和图像处理软件,在对传输信号进行相干探测的同时可得到目标位置误差信息,实现发射光束的实时调整。给出了干涉场强的理论表达式以及图像参数与目标位置的关系式,并讨论了实际应用中波长抖动对位置误差探测精度的影响。通过计算机仿真,验证了目标位置相干探测原理以及波长扰动分析的正确性。
空间激光通信 相干探测 跟瞄系统 位置误差
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
卫星激光通信具有巨大的潜在应用价值, 国际上已实现高码率、小型化、轻量化和低功耗激光通信终端, 全文的第一部分即“链路和终端技术”综述了卫星激光通信的国外进展, 介绍了终端的关键技术, 讨论了终端设计思想。第二部分(另文)将讨论和介绍卫星激光通信终端地面检测和验证技术。
星间激光通信 星地激光通信 光学瞄准捕获跟踪 非相干光通信 零差相干光通信
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
卫星激光通信光束的传播在空间属于远场衍射,而在地面光学跟踪检验中属于近场衍射。采用菲涅耳衍射理论研究了远场衍射和近场衍射对于产生光学跟踪位置误差信号的本质上的差别并且分析了等效条件,证明了近场检验中采用卫星相对角度运动轨迹的光束扫描可以准确模拟远场相对运动,同时也得到了光斑特性和卫星抖动模拟的分析。澄清了卫星激光通信终端光学跟踪性能检验中的基本概念,具有实际指导意义。
星间激光通信 瞄准捕获和跟踪 远场衍射 近场衍射 光束扫描
中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学实验室,上海,201800
较详细地评述了目前国外卫星间光通信技术研究的现状,根据未来星间光通信系统的发展趋势.
空间激光通信 SILEX计划 卫星轨道 捕获/跟瞄技术
