本发明属于偏振传输,具体涉及复合调制偏振激光光束对准传输系统。
背景技术:
1、偏振光相较于普通光源带有更多信息,在诸多方面都有所运用,远距离的偏振激光传输在民用军事方面发挥着越来越多的用处。激光的对准对远距离的激光传输具有严重影响,由于激光的偏振传输光束发散角小,需要光束精确对准后方可实现激光束的传输。远距离的激光传输,特别是红外激光传输,随着传输距离的增加和信号的衰减,很难对激光束进行对准。
2、传统的激光束对准传输一般是人为对准和人为的偏振调制,很难在短时间内对激光束对准,同时在偏振调制时人为调制精度不高,还可能使对准后的系统错位,加大了对准和调制的时间成本,对结果的精确性有一定的影响。
3、一般来说,在偏振传输时激光光束对准在近距离或以可见光激光器作为光源能以较快的速度进行对准,而红外激光束的对准由于光路不可见,激光器的对准以及偏振调制的自动化一定程度上能提高激光对准的效率,故而需要一种偏振红外激光光束的快速对准和测量系统。
技术实现思路
1、为了解决上述问题,本发明提供一种粗精复合调制偏振激光光束对准传输系统,所述系统包括可见光和红外光源发射装置、可见光和红外光源接收装置、发射端调制装置、发射端综合检测装置、接收端综合检测装置;
2、所述可见光和红外光源发射装置、发射端调制装置以及发射端综合检测装置共同构成发射端,其中,可见光和红外光源发射装置与发射端调制装置连接,发射端调制装置与发射端综合检测装置连接;
3、所述可见光和红外光源接收装置以及接收端综合检测装置共同构成接收端,且二者连接;
4、所述发射端发射的光通过检测环境后进入接收端,所述检测环境即为大气环境。
5、进一步,所述可见光和红外光源发射装置包括可见光发射单元、红外光发射单元、激光微位移调制单元、偏振态自动校准单元、光功率监测单元、激光准直扩束单元和发射端三维可调平台单元;
6、所述可见光发射单元、红外光发射单元、激光微位移调制单元、偏振态自动校准单元、光功率监测单元和激光准直扩束单元固定在发射端三维可调平台单元上;
7、所述可见光发射单元或红外光发射单元发射的光依次经过激光微位移调制单元、偏振态自动校准单元和光功率监测单元后,通过激光准直扩束单元发射出。
8、进一步,所述偏振态自动校准单元包括液晶可调滤光器、四分之一波片和偏振态调制单元,光束依次经过液晶可调滤光器、四分之一波片和偏振态调制单元,所述偏振态调制单元包括电控偏振器单元和电控四分之一波片,光束依次经过电控偏振器单元和电控四分之一波片;
9、所述光功率监测单元包括发射端保偏分光棱镜单元和发射端光功率计单元,光束从发射端保偏分光棱镜单元射出后分为两束,一束射入发射端光功率计单元,另一束射入激光准直扩束单元。
10、进一步,所述可见光和红外光源接收装置包括激光缩束单元、接收端保偏分光棱镜单元、偏振态测量仪单元、红外相机单元、接收端光功率计单元和接收端三维可调平台单元;
11、所述激光缩束单元接收光束后,光束经过接收端保偏分光棱镜单元后分为三束,分别射入偏振态测量仪单元、红外相机单元和接收端光功率计单元,所述激光缩束单元、接收端保偏分光棱镜单元、偏振态测量仪单元、红外相机单元和接收端光功率计单元固定在接收端三维可调平台单元上。
12、进一步,所述发射端调制装置包括强度控制单元、偏振态自动校准调制单元、偏振及四分之一波片调制单元以及发射端三维可调平台调制单元;
13、所述强度控制单元与可见光发射单元和红外光发射单元连接,所述偏振态自动校准调制单元与偏振态自动校准单元连接,所述偏振及四分之一波片调制单元与偏振态调制单元连接,所述发射端三维可调平台调制单元与发射端三维可调平台单元连接。
14、进一步,所述接收端综合检测装置包括接收端模数转换单元、接收端高性能工作站单元、接收端数显控制单元、接收端信号收发单元以及接收端三维可调平台调制单元;
15、所述接收端模数转换单元与偏振态测量仪单元、红外相机单元和接收端光功率计单元连接,所述接收端高性能工作站单元与接收端模数转换单元、接收端数显控制单元和接收端信号收发单元连接,所述接收端三维可调平台调制单元与接收端三维可调平台单元连接。
16、进一步,所述发射端综合检测装置包括发射端模数转换单元、发射端高性能工作站单元、发射端数显控制单元以及发射端信号收发单元;
17、所述发射端模数转换单元与强度控制单元、偏振态自动校准调制单元、偏振及四分之一波片调制单元、发射端三维可调平台调制单元、光功率监测单元连接,发射端高性能工作站单元与发射端模数转换单元、发射端数显控制单元以及发射端信号收发单元连接。
18、进一步,所述对准传输系统的工作方法具体为:
19、s1、可见光发射单元发射可见光或者红外光发射单元发射红外光,与此同时发射端三维可调平台调制单元控制发射端三维可调平台单元进行扫描,当光束通过检测环境到达可见光和红外光源接收装置时,通过接收端保偏分光棱镜单元分光后,一部分光束进入红外相机单元;
20、s2、红外相机单元检测到光斑信息后,接收端三维可调平台调制单元控制接收端三维可调平台单元进行扫描,所述光斑信息通过接收端模数转换单元将光斑信息传输给接收端高性能工作站单元;
21、s3、发射端信号收发单元与接收端信号收发单元进行信息收发,使接收端高性能工作站单元获得同一时间的发射端三维可调平台单元位置信息、接收端三维可调平台单元位置信息以及红外相机单元检测到的光斑信息,通过对比,接收端高性能工作站单元得出光斑信息符合预设的粗对准条件时对应的发射端三维可调平台单元位置信息以及接收端三维可调平台单元位置信息,从而分别控制发射端三维可调平台单元和接收端三维可调平台单元实现粗对准;
22、s4、激光微位移调制单元通过改变电压控制晶体的折射率使光束光路发生偏转后通过检测环境到达可见光和红外光源接收装置,通过接收端保偏分光棱镜单元分光后,一部分光束进入红外相机单元,红外相机单元检测到光斑信息后,通过接收端模数转换单元将光斑信息传输给接收端高性能工作站单元,当光斑信息符合预设的精对准条件时,实现精对准;
23、s5、精对准完成后,通过接收端数显控制单元向接收端高性能工作站单元设置检测条件:透射率、偏振态和检测时长,在这些信息设置完成后,接收端信号收发单元与发射端信号收发单元进行信息收发,发射端高性能工作站单元控制强度控制单元使可见光发射单元或红外光发射单元光功率发生变化,之后发射端光功率计单元和接收端光功率计单元实时监测,直至达到预设透射率条件;随后通过控制偏振态自动校准单元使光束达到预设的偏振态条件。
24、进一步,所述控制偏振态自动校准单元使光束达到预设的偏振态条件具体为:偏振及四分之一波片调制单元对电控偏振器单元和电控四分之一波片进行调控,使光束达到预设的偏振态条件,当无法达到时,偏振态自动校准调制单元对液晶可调滤光器和四分之一波片进行调节,使光束达到预设的偏振态条件。
25、本发明所述系统的有益效果为:
26、本发明所述系统提供了一种粗精复合调制偏振激光光束对准传输系统,首先采用粗精复合调制来实现可见光和红外光源发射装置以及可见光和红外光源接收装置的高精度对准,其次,在对准的基础上又进行偏振态的调制,为了确保调制的精确性,也采用复合调制的方法;这种分级和分顺序调制对准的方法极大地提高了对准效率以及对准精度,同时又满足了特定的偏振需求。
1.一种粗精复合调制偏振激光光束对准传输系统,其特征在于,所述系统包括可见光和红外光源发射装置(1)、可见光和红外光源接收装置(2)、发射端调制装置(3)、发射端综合检测装置(5)、接收端综合检测装置(4);
2.根据权利要求1所述的粗精复合调制偏振激光光束对准传输系统,其特征在于,所述可见光和红外光源发射装置(1)包括可见光发射单元(101)、红外光发射单元(102)、激光微位移调制单元(103)、偏振态自动校准单元(112)、光功率监测单元(114)、激光准直扩束单元(109)和发射端三维可调平台单元(111);
3.根据权利要求2所述的粗精复合调制偏振激光光束对准传输系统,其特征在于,所述偏振态自动校准单元(112)包括液晶可调滤光器(104)、四分之一波片(105)和偏振态调制单元(113),光束依次经过液晶可调滤光器(104)、四分之一波片(105)和偏振态调制单元(113),所述偏振态调制单元(113)包括电控偏振器单元(106)和电控四分之一波片(107),光束依次经过电控偏振器单元(106)和电控四分之一波片(107);
4.根据权利要求3所述的粗精复合调制偏振激光光束对准传输系统,其特征在于,所述可见光和红外光源接收装置(2)包括激光缩束单元(201)、接收端保偏分光棱镜单元(202)、偏振态测量仪单元(203)、红外相机单元(204)、接收端光功率计单元(205)和接收端三维可调平台单元(206);
5.根据权利要求4所述的粗精复合调制偏振激光光束对准传输系统,其特征在于,所述发射端调制装置(3)包括强度控制单元(301)、偏振态自动校准调制单元(302)、偏振及四分之一波片调制单元(303)以及发射端三维可调平台调制单元(304);
6.根据权利要求5所述的粗精复合调制偏振激光光束对准传输系统,其特征在于,所述接收端综合检测装置(4)包括接收端模数转换单元(401)、接收端高性能工作站单元(402)、接收端数显控制单元(403)、接收端信号收发单元(404)以及接收端三维可调平台调制单元(405);
7.根据权利要求6所述的粗精复合调制偏振激光光束对准传输系统,其特征在于,所述发射端综合检测装置(5)包括发射端模数转换单元(501)、发射端高性能工作站单元(502)、发射端数显控制单元(503)以及发射端信号收发单元(504);
8.根据权利要求7所述的粗精复合调制偏振激光光束对准传输系统,其特征在于,所述对准传输系统的工作方法具体为:
9.根据权利要求8所述的粗精复合调制偏振激光光束对准传输系统,其特征在于,所述控制偏振态自动校准单元(112)使光束达到预设的偏振态条件具体为:偏振及四分之一波片调制单元(303)对电控偏振器单元(106)和电控四分之一波片(107)进行调控,使光束达到预设的偏振态条件,当无法达到时,偏振态自动校准调制单元(302)对液晶可调滤光器(104)和四分之一波片(105)进行调节,使光束达到预设的偏振态条件。
