一种光学成像与激光通信一体化系统的制作方法

1.本实用新型涉及通信领域，具体涉及一种光学成像与激光通信一体化系统。


背景技术：

2.随着信息技术的不断发展进步，光学在信息的获取和传递中发挥着越来越重要的作用，激光因其独特的性质，成为信息传递的重要媒介，激光通信也逐渐成为超高速率通信的首选。同时，光学成像依然是直接获取可视化信息的不二选择，紫外、可见光、近红外、红外、远红外等波段成像技术的充分开发利用，可使人类从多种光谱维度获取直观信息。当前，激光通信和光学成像在各自的方向均发展迅速，而极少见有将两种技术进行结合的实际应用。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光学成像与激光通信一体化系统，兼具光学成像探测与激光通信功能。
4.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种光学成像与激光通信一体化系统，包括光学天线、窄带滤光片、光学成像装置、精跟踪快反镜、分光镜、精跟踪装置和激光通信装置；所述窄带滤光片设置在所述光学天线的信号收发光路上，所述光学成像装置设置在所述窄带滤光片的反射光路上，所述精跟踪快反镜设置在所述窄带滤光片的透射光路上，所述分光镜设置在所述精跟踪快反镜的反射光路上，所述精跟踪装置和所述激光通信装置分别设置在所述分光镜的两个分光光路上。
5.本实用新型的有益效果是：本实用新型一种光学成像与激光通信一体化系统将激光通信与光学成像进行一体化设计，可同时对己方目标进行可视化探测与数据通信；光学成像与激光通信分别在不同的光波段工作，两者互不干扰，光学成像可对已方目标外观、形态、动作、周边环境等进行直观的探测，激光通信提供与己方目标之间进行数据通信的能力。
6.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
7.进一步，两个所述分光光路分别为所述分光镜的透射光路和反射光路；所述精跟踪装置设置在所述分光镜的反射光路上，所述激光通信装置设置在所述分光镜的透射光路上；或，所述精跟踪装置设置在所述分光镜的透射光路上，所述激光通信装置设置在所述分光镜的反射光路上。
8.进一步，所述激光通信装置包括通信中继光学组件和通信电子学组件；当所述激光通信装置设置在所述分光镜的透射光路上时，所述通信中继光学组件设置在所述分光镜的透射光路上且与所述通信电子学组件连接；当所述激光通信装置设置在所述分光镜的反射光路上时，所述通信中继光学组件设置在所述分光镜的反射光路上且与所述通信电子学组件连接。
9.采用上述进一步方案的有益效果是：通信中继光学组件主要用于处理激光信号的
收发分离，通信电子学组件具有激光信号的接收和发射功能，通信中继光学组件和通信电子学组件的组合实现了激光通信。
10.进一步，所述窄带滤光片的反射光路与所述分光镜的透射光路相互平行。
11.进一步，所述窄带滤光片相对所述光学天线的信号收发光路呈45度角设置。
12.进一步，所述窄带滤光片的透射波段范围为1.53um～1.57um。
13.采用上述进一步方案的有益效果是：窄带滤光片的透射波段为激光通信波段，其透射波段范围为1.53um～1.57um，其余波段全部反射，用于光学成像。
14.进一步，所述光学成像装置包括成像中继光学组件和成像电子学组件，所述成像中继光学组件设置在所述窄带滤光片的反射光路上且与所述成像电子学组件连接。
15.进一步，所述成像中继光学组件包括可见光成像中继光学组件和红外成像中继光学组件，所述成像电子学组件包括可见光成像电子学组件和红外成像电子学组件；所述光学成像装置还包括成像分光镜；所述成像分光镜设置在所述窄带滤光片的反射光路上，所述可见光成像中继光学组件设置在所述成像分光镜的反射光路上且与所述可见光成像电子学组件连接，所述红外成像中继光学组件设置在所述成像分光镜的透射光路上且与所述红外成像电子学组件连接；所述成像分光镜具体为对可见光波段全部反射且对红外光全部透射的高通滤光片。
16.采用上述进一步方案的有益效果是：光学成像采用双波段设计，可同时在两个波段(可见光波段和红外光波段)对目标进行成像，拓展了图像的动态范围，综合两个波段的不同特性，对目标进行更好的可视化展示。
17.进一步，所述成像中继光学组件包括可见光成像中继光学组件和红外成像中继光学组件，所述成像电子学组件包括可见光成像电子学组件和红外成像电子学组件；所述光学成像装置还包括成像分光镜；所述成像分光镜设置在所述窄带滤光片的反射光路上，所述可见光成像中继光学组件设置在所述成像分光镜的透射光路上且与所述可见光成像电子学组件连接，所述红外成像中继光学组件设置在所述成像分光镜的反射光路上且与所述红外成像电子学组件连接；所述成像分光镜具体为对可见光波段全部透射且对红外光全部反射的低通滤光片。
18.进一步，还包括粗跟踪装置，所述粗跟踪装置与所述光学天线同轴放置安装。
附图说明
19.图1为本实用新型一种光学成像与激光通信一体化系统的一种结构示意图；
20.图2为本实用新型一种光学成像与激光通信一体化系统的另一种结构示意图。
21.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
22.1、光学天线，2、窄带滤光片，3、光学成像装置，31、成像中继光学组件，311、可见光成像中继光学组件，312、红外成像中继光学组件，32、成像电子学组件，321、可见光成像电子学组件，322、红外成像电子学组件，33、成像分光镜，4、精跟踪快反镜，5、分光镜，6、精跟踪装置，7、激光通信装置，71、通信中继光学组件，72、通信电子学组件，8、粗跟踪装置。
具体实施方式
23.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用
新型，并非用于限定本实用新型的范围。
24.如图1所示，一种光学成像与激光通信一体化系统，包括光学天线1、窄带滤光片2、光学成像装置3、精跟踪快反镜4、分光镜5、精跟踪装置6和激光通信装置7；所述窄带滤光片2设置在所述光学天线1的信号收发光路上，所述光学成像装置3设置在所述窄带滤光片2的反射光路上，所述精跟踪快反镜4设置在所述窄带滤光片2的透射光路上，所述分光镜5设置在所述精跟踪快反镜4的反射光路上，所述精跟踪装置6和所述激光通信装置7分别设置在所述分光镜5的两个分光光路上。
25.在本具体实施例中：两个所述分光光路分别为所述分光镜5的透射光路和反射光路；所述精跟踪装置6设置在所述分光镜5的反射光路上，所述激光通信装置7设置在所述分光镜5的透射光路上。
26.在其他具体实施例中：所述精跟踪装置6设置在所述分光镜5的透射光路上，所述激光通信装置7设置在所述分光镜5的反射光路上。
27.在本具体实施例中：所述激光通信装置7包括通信中继光学组件71和通信电子学组件72；所述激光通信装置7设置在所述分光镜5的透射光路上，所述通信中继光学组件71设置在所述分光镜5的透射光路上且与所述通信电子学组件72连接。
28.在其他具体实施例中：所述激光通信装置7包括通信中继光学组件71和通信电子学组件72；所述激光通信装置7设置在所述分光镜5的反射光路上，所述通信中继光学组件71设置在所述分光镜5的反射光路上且与所述通信电子学组件72连接。
29.在本实用新型中：通信中继光学组件701主要用于处理激光信号的收发分离，通信电子学组件702具有激光信号的接收和发射功能。
30.在本具体实施例中：所述窄带滤光片2的反射光路与所述分光镜5的透射光路相互平行。具体的，所述窄带滤光片2、所述精跟踪快反镜4和所述反射光路与所述分光镜5三者相互平行。
31.在本具体实施例中：所述窄带滤光片2相对所述光学天线1的信号收发光路呈45度角设置。
32.在本具体实施例中：所述窄带滤光片2的透射波段范围为1.53um～1.57um。窄带滤光片2的透射波段为激光通信波段，其透射波段范围为1.53um～1.57um，其余波段全部反射，用于光学成像。
33.在本具体实施例中：分光镜5的分光比例(反射光与透射光之比)一般为1：9，在其他具体实施例中也可根据实际要求选择其他分光比例。
34.在本具体实施例中：所述光学成像装置3包括成像中继光学组件31和成像电子学组件32，所述成像中继光学组件31设置在所述窄带滤光片2的反射光路上且与所述成像电子学组件32连接。根据成像电子学组件选用元器件的不同，可选择对可见光波段、红外波段(包括近红外波段、中红外波段和远红外波段)甚至紫外波段的某一个波段进行成像。
35.在本具体实施例中：所述成像中继光学组件31包括可见光成像中继光学组件311和红外成像中继光学组件312，所述成像电子学组件32包括可见光成像电子学组件321和红外成像电子学组件322；所述光学成像装置3还包括成像分光镜33；所述成像分光镜33设置在所述窄带滤光片2的反射光路上，所述可见光成像中继光学组件311设置在所述成像分光镜33的反射光路上且与所述可见光成像电子学组件321连接，所述红外成像中继光学组件
312设置在所述成像分光镜33的透射光路上且与所述红外成像电子学组件322连接；所述成像分光镜33具体为对可见光波段全部反射且对红外光全部透射的高通滤光片。其中，所述可见光成像中继光学组件311和所述可见光成像电子学组件321构成可见光成像装置，所述红外成像中继光学组件312和所述红外成像电子学组件322构成红外成像装置。
36.在其他具体实施例中：所述成像中继光学组件31包括可见光成像中继光学组件311和红外成像中继光学组件312，所述成像电子学组件32包括可见光成像电子学组件321和红外成像电子学组件322；所述光学成像装置3还包括成像分光镜33；所述成像分光镜33设置在所述窄带滤光片2的反射光路上，所述可见光成像中继光学组件311设置在所述成像分光镜33的透射光路上且与所述可见光成像电子学组件321连接，所述红外成像中继光学组件312设置在所述成像分光镜33的反射光路上且与所述红外成像电子学组件322连接；所述成像分光镜33具体为对可见光波段全部透射且对红外光全部反射的低通滤光片。
37.在本具体实施例中：所述成像分光镜33相对所述窄带滤光片2呈90度角放置。
38.在本具体实施例中：本实用新型一种光学成像与激光通信一体化系统还包括粗跟踪装置8，所述粗跟踪装置8与所述光学天线1同轴放置安装。
39.在本实用新型一种光学成像与激光通信一体化系统中，可见光成像装置、红外成像装置、激光通信装置7、精跟踪装置6共用光学天线1，粗跟踪装置8与光学天线1同轴安装。粗跟踪装置8包含粗跟踪镜头和粗跟踪相机，主要完成对目标的初始捕获和对准，光学天线1负责收集光信号，用于后端精跟踪、光学成像以及激光通信。
40.本实用新型一种光学成像与激光通信一体化系统的工作过程如下：
41.粗跟踪装置8捕获到来自目标发射的信标光，对目标方位进行解算，帮助光学成像与激光通信一体化系统完成对目标的捕获及初始指向。光学天线1收集来自目标方向的成像与通信复合光信号，其中含有的用于通信的激光信号由目标主动发射。窄带滤光片2接收来自光学天线1的光信号，对通信光进行透射，对其他波段的光进行反射。光学成像单元3接收来自窄带滤光片2的反射光，由中继光学组件31进行聚焦，传递给成像电子学组件32，对目标进行光学成像，做可视化探测；具体的，可见光成像装置接收来自成像分光镜33的反射光，由可见光中继光学组件311进行聚焦，传递给可见光成像电子学组件321，对目标进行可见光成像；红外成像装置接收来自成像分光镜33的透射光，由红外成像中继光学组件312进行聚焦，传递给红外成像电子学组件322，对目标进行红外成像。精跟踪快反镜4接收窄带滤光片2的透射光，并传递给分光镜5。精跟踪装置6接收来自分光镜5的反射光部分，对目标方位进行精确解算，并驱动精跟踪快反镜4对目标进行精跟踪。激光通信装置7接收来自分光镜5的透射光，由通信中继光学组件71将接收到的信号光传递给通信电子学组件72的信号接收部分，进行数据接收处理。当需要向目标发送数据时，由通信电子学组件72的信号发射部分产生信号光，依次经过通信中继光学组件71、分光镜5、精跟踪快反镜4、窄带滤光片2以及光学天线1向目标发射。
42.本实用新型将激光通信与光学成像技术进行了高度集成化设计，使一个系统同时具备了激光通信和光学成像探测两种功能，两者各自工作在自身特定的光学波段，互不干扰，对光学频谱进行了更加充分的利用，为复合型光电系统提供了新的技术方向。对于航空飞行、航天发射、深空探测、卫星通信等具体应用，会同时存在数据传输及成像探测的需求，因此，本实用新型将激光通信与光学成像技术相结合，具有重要的实际意义。
43.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。