本發(fā)明屬于激光通信領(lǐng)域，尤其是涉及含光學(xué)整流罩的通信發(fā)射裝置。
背景技術(shù)：
：機(jī)載激光通信是激光通信領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向。相對于地面平臺，機(jī)載平臺不僅對載荷有嚴(yán)格的尺寸重量和功耗要求，且具有移動速度快、振動大、環(huán)境惡劣、安裝方式較為特殊等特點(diǎn)。機(jī)載光電平臺前端往往覆蓋有半球或球冠形光學(xué)整流罩，在兼顧平臺氣動性能的同時起到保護(hù)后方設(shè)備的作用。為了與不同位置的目標(biāo)進(jìn)行信息互通，機(jī)載激光通信光學(xué)天線可繞其萬向節(jié)點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，改變光束發(fā)射角。當(dāng)該萬向節(jié)點(diǎn)與同心球形整流罩內(nèi)、外表面的球心不重合時，整流罩將給非零發(fā)射角的光束引入非對稱像差，從而導(dǎo)致通信光束散角增大，變得更為發(fā)散，造成可通信距離減小，且通信光發(fā)射角度不同的情況下，束散角增大效應(yīng)也不同。目前國內(nèi)外研究多致力于對整流罩造成的整流罩后探測系統(tǒng)成像質(zhì)量的下降進(jìn)行補(bǔ)償，幾乎沒有修正通信激光光束從整流罩內(nèi)部出射所造成的遠(yuǎn)場發(fā)散角變化的方法的相關(guān)報道。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的發(fā)明目的是提供了適用于機(jī)載光電平臺的含光學(xué)整流罩的通信發(fā)射裝置，能在±54°發(fā)射角范圍內(nèi)修正整流罩給通信發(fā)射光束帶來的遠(yuǎn)場發(fā)散角擴(kuò)大效應(yīng)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種適用于機(jī)載光電平臺的含光學(xué)整流罩的通信發(fā)射裝置，其特征是：包括發(fā)射光纖頭、發(fā)射天線、補(bǔ)償透鏡和整流罩，在光的傳播方向上，所述發(fā)射光纖頭、發(fā)射天線、補(bǔ)償透鏡和整流罩依次按順序置于機(jī)載光電平臺上，且補(bǔ)償透鏡的中軸線與整流罩的中軸線共線，其中發(fā)射天線具有萬向節(jié)點(diǎn)，且萬向節(jié)點(diǎn)位于整流罩的中軸線上，發(fā)射天線通過萬向節(jié)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)；其中整流罩為內(nèi)表面、外表面同心的半球形或球冠形整流罩；其中發(fā)射天線的萬向節(jié)點(diǎn)與整流罩內(nèi)表面、外表面的球心不重合。進(jìn)一步，所述發(fā)射天線的通光孔徑大小不超過整流罩外表面曲率半徑的三分之一。進(jìn)一步，所述發(fā)射天線繞萬向節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動，發(fā)射天線發(fā)射通信光束的角度與整流罩的中軸線夾角小于等于54°。進(jìn)一步，所述補(bǔ)償透鏡為彎月形，其內(nèi)表面和外表面均為球面。通過上述設(shè)計方案，本發(fā)明可以帶來如下有益效果：現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)機(jī)載激光通信發(fā)射光束的轉(zhuǎn)動中心不在其光電平臺的同心球形光學(xué)整流罩內(nèi)、外表面球心的情況下，整流罩將給不同發(fā)射角度的光束帶來不同的發(fā)散角增大的影響。本發(fā)明在整流罩前方加入一片補(bǔ)償透鏡，對整流罩罩體引起的負(fù)光焦度進(jìn)行補(bǔ)償。補(bǔ)償透鏡在±54°發(fā)射角度范圍內(nèi)很好地修正了整流罩引起的通信光束發(fā)散角擴(kuò)大的現(xiàn)象，比未加補(bǔ)償透鏡前大大增加了通信距離。補(bǔ)償透鏡結(jié)構(gòu)簡單，不會過多占用機(jī)艙內(nèi)部的有限空間，透鏡前后表面面形均為球面，加工檢測難度不大，成本較低。附圖說明圖1是本發(fā)明適用于機(jī)載光電平臺的含光學(xué)整流罩的通信發(fā)射裝置在通信光束發(fā)射角為0°時的示意圖。圖2是本發(fā)明適用于機(jī)載光電平臺的含光學(xué)整流罩的通信發(fā)射裝置在通信光束發(fā)射角為54°時的示意圖。圖3是未加補(bǔ)償透鏡之前發(fā)射天線發(fā)出的0°光束通過整流罩的示意圖。圖4是未加補(bǔ)償透鏡之前發(fā)射天線發(fā)出的54°光束通過整流罩的示意圖。圖中：1-發(fā)射光纖頭、2-發(fā)射天線、3-補(bǔ)償透鏡、4-整流罩。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例作詳細(xì)說明，本發(fā)明提出了一種適用于機(jī)載光電平臺的含光學(xué)整流罩的通信發(fā)射裝置，如圖1所示，包括發(fā)射光纖頭1、發(fā)射天線2、補(bǔ)償透鏡3和整流罩4，其中，為突出本發(fā)明重點(diǎn)，未示出發(fā)射光纖頭1之前連接的激光器、調(diào)制器等。所述發(fā)射光纖頭1發(fā)射的激光信號入射至發(fā)射天線2，經(jīng)發(fā)射天線2整形，將發(fā)射光纖頭1發(fā)來的激光整形為平行光束出射，依次經(jīng)過補(bǔ)償透鏡3和整流罩4，最后發(fā)射至遠(yuǎn)處。所述整流罩4為內(nèi)、外表面同心的球冠形整流罩，外表面曲率半徑為100mm，內(nèi)表面曲率半徑為95mm，厚度為5mm，材料為H-K9，在1550nm處折射率為1.517。整流罩4的最大通光口徑為160mm，通信光束口徑為30mm，波長為1550nm。所述發(fā)射天線2可繞萬向節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動，向半角不超過54°的立體角內(nèi)的不同方位發(fā)射通信光束。附圖1和附圖2分別為本發(fā)明在0°通信光束發(fā)射角和54°通信光束發(fā)射角時的示意圖。所述發(fā)射天線2的萬向節(jié)點(diǎn)與整流罩4內(nèi)、外表面的球心不重合，但位于整流罩4的中軸線上，距整流罩4內(nèi)表面64.5mm。所述發(fā)射天線2的通光口徑為27mm，即從發(fā)射天線2出射的通信光束寬度為27mm，未超過整流罩4外表面曲率半徑的三分之一。本實(shí)施例中，發(fā)射天線2簡化為一個忽略加工誤差的理想透鏡，將發(fā)射光纖頭1發(fā)來的激光整形為平行光束出射。此時從發(fā)射天線2出射的光束的遠(yuǎn)場發(fā)散角可認(rèn)為是衍射極限角，只與衍射口徑和光束波長有關(guān)。(參見姜會林，佟首峰《空間激光通信技術(shù)與系統(tǒng)》，國防工業(yè)出版社，p94)此時的通信光束發(fā)散角(全角)可由如下公式計算：δ0＝244λ/D＝2.44×1550nm/27mm≈140μrad其中λ為光束波長，D為通信發(fā)射天線口徑。所述補(bǔ)償透鏡3的材料選用成都光明公司生產(chǎn)的玻璃材料H-ZF7，在1550nm處折射率約為1.805，大于整流罩4材料的折射率(H-K9，1.517)。補(bǔ)償透鏡3透鏡的內(nèi)表面和外表面均為球面。補(bǔ)償透鏡3為彎月形，其內(nèi)表面、外表面曲率半徑分別為-257.025和-243.740mm。其帶有的正光焦度，能夠抵消絕大部分整流罩4帶來的負(fù)光焦度。本發(fā)明適用于機(jī)載光電平臺的含光學(xué)整流罩的通信發(fā)射裝置各部分具體光學(xué)參數(shù)參見表1(可利用美國Focus公司的光學(xué)軟件ZEMAX進(jìn)行仿真)：表1適用于機(jī)載光電平臺的含光學(xué)整流罩的通信發(fā)射裝置詳細(xì)光學(xué)參數(shù)參見圖3和圖4分別為本實(shí)施例未加補(bǔ)償透鏡3時發(fā)射天線2發(fā)出的0°和54°的光束通過整流罩4的示意圖。表2為本實(shí)施例不加補(bǔ)償透鏡3時，不同發(fā)射角下通信光束的遠(yuǎn)場發(fā)散角。由于激光通信系統(tǒng)一般采用單模光源，發(fā)射光束可近似認(rèn)為是高斯光束，因此遠(yuǎn)場發(fā)散角的數(shù)據(jù)通過高斯光束追跡的方式得到(追跡參數(shù)設(shè)置：X、Y方向束腰半尺寸為13.5mm，束腰與第2面重合，開始表面：2，最終表面：7)。通過表2可知，由于整流罩4在不同發(fā)射角下給光束引入的非對稱像差不同，光束的遠(yuǎn)場發(fā)散角也不盡相同，并隨著發(fā)射角度的增大而增大。表3為本實(shí)施例加補(bǔ)償透鏡3時的不同發(fā)射角下通信光束的遠(yuǎn)場發(fā)散角。表2未加補(bǔ)償透鏡3時，不同發(fā)射角下通信光束的遠(yuǎn)場發(fā)散角發(fā)射角(°)光束遠(yuǎn)場發(fā)散角(mrad)04.7427204.9178405.3905545.8091表3加補(bǔ)償透鏡3時，在不同發(fā)射角下通信光束遠(yuǎn)場發(fā)散角發(fā)射角(°)光束遠(yuǎn)場發(fā)散角(mrad)00.1883200.2997400.2730540.3495比較表2、表3可知，本實(shí)施例在整個發(fā)射角度范圍內(nèi)均很好地修正了整流罩4的光焦度所引起的通信光束發(fā)散角擴(kuò)大，遠(yuǎn)場發(fā)散角范圍從4.7427mrad～5.8091mrad縮小到188.3μrad～349.5μrad，從而提高了可通信距離。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明。當(dāng)前第1頁1 2 3