本發明屬于激光通信領域，尤其是涉及含光學整流罩的通信發射裝置。
背景技術：
：機載激光通信是激光通信領域的一個重要發展方向。相對于地面平臺，機載平臺不僅對載荷有嚴格的尺寸重量和功耗要求，且具有移動速度快、振動大、環境惡劣、安裝方式較為特殊等特點。機載光電平臺前端往往覆蓋有半球或球冠形光學整流罩，在兼顧平臺氣動性能的同時起到保護后方設備的作用。為了與不同位置的目標進行信息互通，機載激光通信光學天線可繞其萬向節點進行旋轉，改變光束發射角。當該萬向節點與同心球形整流罩內、外表面的球心不重合時，整流罩將給非零發射角的光束引入非對稱像差，從而導致通信光束散角增大，變得更為發散，造成可通信距離減小，且通信光發射角度不同的情況下，束散角增大效應也不同。目前國內外研究多致力于對整流罩造成的整流罩后探測系統成像質量的下降進行補償，幾乎沒有修正通信激光光束從整流罩內部出射所造成的遠場發散角變化的方法的相關報道。技術實現要素：本發明的發明目的是提供了適用于機載光電平臺的含光學整流罩的通信發射裝置，能在±54°發射角范圍內修正整流罩給通信發射光束帶來的遠場發散角擴大效應。為了達到上述目的，本發明提出了一種適用于機載光電平臺的含光學整流罩的通信發射裝置，其特征是：包括發射光纖頭、發射天線、補償透鏡和整流罩，在光的傳播方向上，所述發射光纖頭、發射天線、補償透鏡和整流罩依次按順序置于機載光電平臺上，且補償透鏡的中軸線與整流罩的中軸線共線，其中發射天線具有萬向節點，且萬向節點位于整流罩的中軸線上，發射天線通過萬向節點旋轉；其中整流罩為內表面、外表面同心的半球形或球冠形整流罩；其中發射天線的萬向節點與整流罩內表面、外表面的球心不重合。進一步，所述發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。進一步，所述發射天線繞萬向節點轉動，發射天線發射通信光束的角度與整流罩的中軸線夾角小于等于54°。進一步，所述補償透鏡為彎月形，其內表面和外表面均為球面。通過上述設計方案，本發明可以帶來如下有益效果：現有技術中，當機載激光通信發射光束的轉動中心不在其光電平臺的同心球形光學整流罩內、外表面球心的情況下，整流罩將給不同發射角度的光束帶來不同的發散角增大的影響。本發明在整流罩前方加入一片補償透鏡，對整流罩罩體引起的負光焦度進行補償。補償透鏡在±54°發射角度范圍內很好地修正了整流罩引起的通信光束發散角擴大的現象，比未加補償透鏡前大大增加了通信距離。補償透鏡結構簡單，不會過多占用機艙內部的有限空間，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是本發明適用于機載光電平臺的含光學整流罩的通信發射裝置在通信光束發射角為0°時的示意圖。圖2是本發明適用于機載光電平臺的含光學整流罩的通信發射裝置在通信光束發射角為54°時的示意圖。圖3是未加補償透鏡之前發射天線發出的0°光束通過整流罩的示意圖。圖4是未加補償透鏡之前發射天線發出的54°光束通過整流罩的示意圖。圖中：1-發射光纖頭、2-發射天線、3-補償透鏡、4-整流罩。具體實施方式下面結合附圖對本發明實施例作詳細說明，本發明提出了一種適用于機載光電平臺的含光學整流罩的通信發射裝置，如圖1所示，包括發射光纖頭1、發射天線2、補償透鏡3和整流罩4，其中，為突出本發明重點，未示出發射光纖頭1之前連接的激光器、調制器等。所述發射光纖頭1發射的激光信號入射至發射天線2，經發射天線2整形，將發射光纖頭1發來的激光整形為平行光束出射，依次經過補償透鏡3和整流罩4，最后發射至遠處。所述整流罩4為內、外表面同心的球冠形整流罩，外表面曲率半徑為100mm，內表面曲率半徑為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。所述發射天線2可繞萬向節點轉動，向半角不超過54°的立體角內的不同方位發射通信光束。附圖1和附圖2分別為本發明在0°通信光束發射角和54°通信光束發射角時的示意圖。所述發射天線2的萬向節點與整流罩4內、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內表面64.5mm。所述發射天線2的通光口徑為27mm，即從發射天線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。本實施例中，發射天線2簡化為一個忽略加工誤差的理想透鏡，將發射光纖頭1發來的激光整形為平行光束出射。此時從發射天線2出射的光束的遠場發散角可認為是衍射極限角，只與衍射口徑和光束波長有關。(參見姜會林，佟首峰《空間激光通信技術與系統》，國防工業出版社，p94)此時的通信光束發散角(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為通信發射天線口徑。所述補償透鏡3的材料選用成都光明公司生產的玻璃材料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)。補償透鏡3透鏡的內表面和外表面均為球面。補償透鏡3為彎月形，其內表面、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帶來的負光焦度。本發明適用于機載光電平臺的含光學整流罩的通信發射裝置各部分具體光學參數參見表1(可利用美國Focus公司的光學軟件ZEMAX進行仿真)：表1適用于機載光電平臺的含光學整流罩的通信發射裝置詳細光學參數參見圖3和圖4分別為本實施例未加補償透鏡3時發射天線2發出的0°和54°的光束通過整流罩4的示意圖。表2為本實施例不加補償透鏡3時，不同發射角下通信光束的遠場發散角。由于激光通信系統一般采用單模光源，發射光束可近似認為是高斯光束，因此遠場發散角的數據通過高斯光束追跡的方式得到(追跡參數設置：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在不同發射角下給光束引入的非對稱像差不同，光束的遠場發散角也不盡相同，并隨著發射角度的增大而增大。表3為本實施例加補償透鏡3時的不同發射角下通信光束的遠場發散角。表2未加補償透鏡3時，不同發射角下通信光束的遠場發散角發射角(°)光束遠場發散角(mrad)04.7427204.9178405.3905545.8091表3加補償透鏡3時，在不同發射角下通信光束遠場發散角發射角(°)光束遠場發散角(mrad)00.1883200.2997400.2730540.3495比較表2、表3可知，本實施例在整個發射角度范圍內均很好地修正了整流罩4的光焦度所引起的通信光束發散角擴大，遠場發散角范圍從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，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管通過參照本發明的優選實施例已經對本發明進行了描述，但本領域的普通技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權利要求書所限定的本發明。當前第1頁1 2 3