本发明涉及测量测试，具体涉及一种激光通信外场试验快速建链的装置及方法。
背景技术：
1、空间激光通信具有通信速率高、抗干扰和抗截获能力强、保密性好、光端机轻小型等优点。针对目前对于大容量、高速率通信技术的强烈需求，特别是在军事领域，迫切需要将海量原始数据以高速率从侦察平台直接传输或中继传输至指控终端，美国、日本、欧洲等过已经开展了多种链路的激光通信实验。
2、目前随着激光终端逐渐应用在通信、组网等链路上，星地通信链路也随着激光通信行业发展在逐步推进，与星间链路通信不同之处在于，星地通信需要考虑大气对激光链路的影响较大，所以星地通信在论证验证阶段，需要进行大量的地面外场试验，随着外场试验次数和需求的增加，对外场试验也提出了地面验证系统能够高效、准确地搭建，缩短前期准备时间。
3、因此，需要一种高效率、高准确性的外场试验搭建方法。
技术实现思路
1、本发明是为了解决激光通信外场试验系统搭建周期长、光轴对准差的问题，提供一种激光通信外场试验快速建链的装置及方法，利用可见光的可见性与反射式准直系统的无色差的特点，可通过可见光束的方向粗对目标，再切换通信光进行精跟方式，可大大缩减外场试验系统的周期，实现快速有效的地面通信验证。
2、本发明提供一种激光通信外场试验快速建链的装置，包括离轴反射式准直系统、连接在离轴反射式准直系统一侧的二维微调调整架、连接在离轴反射式准直系统入射光路上的光纤法兰盘，与光纤法兰盘光连接的光纤分束器，分别与光纤分束器输入端光连接的粗标校光源、通信光源，与光纤分束器输出端光连接的光功率计，设置在外场且依次光连接的大口径接收望远镜、激光接收单元和与激光接收单元电连接的信号处理机单元；
3、通信光源和大口径接收望远镜之间的距离为测试距离，调整二维微调调整架的方位与俯仰可调整从离轴反射式准直系统输出光束的传输方向，光纤分束器为2分2分束器，光纤分束器将粗标校光源的输出光、通信光源的输出光均各自分束成两束光，一束光进入到光功率计，另一束光通过光纤法兰盘进入到离轴反射式准直系统，粗标校光源、通信光源输出至离轴反射式准直系统的光束为同轴光束；
4、粗标校光源对大口径接收望远镜进行粗对准，激光接收单元中设置精跟踪模块将通信光源的输出光束调整到接收功率最大位置以进行激光通信外场试验快速建链。
5、本发明所述的一种激光通信外场试验快速建链的装置，作为优选方式，离轴反射式准直系统为单片抛物面反射镜，光源经过离轴反射式准直系统后产生准直光束输出到远距离的大口径接收望远镜上；
6、粗标校光源为可调节功率的可见光光源，通信光源为链路通信使用光源，大口径接收望远镜为接收端天线；
7、精跟踪模块为精跟踪支路，精跟踪支路标定跟踪零点位置，激光接收单元还包括通信支路，通信支路将空间光耦合进光纤并输出至信号处理机单元；
8、信号处理机单元包括信号解调模块，信号解调模块将接收到的光信号转换成电信号实现通信建链。
9、本发明所述的一种激光通信外场试验快速建链的装置，作为优选方式，离轴反射式准直系统的口径为20mm、焦距为36mm、反射效率≥95％@400nm～1550nm。
10、本发明所述的一种激光通信外场试验快速建链的装置，作为优选方式，二维微调调整架的方位俯仰转动范围≥±30°，转动精度优于50urad。
11、本发明所述的一种激光通信外场试验快速建链的装置，作为优选方式，光纤法兰盘的接口为apc式、内部光纤轴线与结构端面呈4°角度偏转以防止大功率光反射回光纤端面对光纤造成损伤。
12、本发明所述的一种激光通信外场试验快速建链的装置，作为优选方式，光纤分束器的工作波长为632nm～1550nm、插入损耗≤0.8db、承受光功率≤500mw、工作温度-20℃～85℃。
13、本发明所述的一种激光通信外场试验快速建链的装置，作为优选方式，粗标校光源为632nm光源、功率调节范围为0mw～100mw、工作温度-20℃～60℃；
14、通信光源为波长808nm/1030nm/1550nm的功率可调节光源、功率调节范围为0mw～200mw、工作温度-20℃～60℃；
15、光功率计工作波长为632nm～1550nm、探测最大功率小于500mw，测量精度小于0.1mw。
16、本发明提供一种激光通信外场试验快速建链的方法，包括以下步骤：
17、s1、将离轴反射式准直系统与二维微调调整架连接，将光纤法兰盘固定连接在离轴反射式准直系统的入射光通路上，将光纤分束器分别与光纤法兰盘、粗标校光源、通信光源、光功率计建立光连接，将大口径接收望远镜、激光接收单元和信号处理机单元在外场建立连接，激光通信外场试验快速建链的装置搭建完成；
18、s2、粗标校光源发射可见光输出至光纤分束器进行分光，一束光输出至光功率计得到粗标校光源的实时功率，将实时功率转换为可见光到达大口径接收望远镜的粗标校实时光功率密度；
19、将粗标校实时光功率密度与粗标校目标光功率密度进行比较，当粗标校实时光功率密度大于或小于粗标校目标光功率密度时，调整粗标校光源的功率直至达到粗标校目标光功率密度；
20、光纤分束器的另一束光输出至光纤法兰盘并进入离轴反射式准直系统，通过调整二维微调调整架将离轴反射式准直系统的输出光束移动到大口径接收望远镜视场内，粗调完成；
21、s3、利用离轴反射式准直系统无色差的特点，通信光源发射调制信号光经过光纤分束器后，一束光输出至光功率计计测得实时功率，另一束光输出至光纤法兰盘并进入离轴反射式准直系统，离轴反射式准直系统将调制信号光输出至大口径接收望远镜视场内，激光接收单元中的精跟踪模块将光束调整到接收功率最大位置后输出至信号处理机单元，通过解调模块解调实现双端通信建链，一种激光通信外场试验快速建链的方法完成。
22、本发明所述的一种激光通信外场试验快速建链的方法，作为优选方式，步骤s2中，将实时功率、测试距离、离轴反射式准直系统的焦距转换为粗标校实时光功率密度；
23、粗标校目标光功率密度为在试验距离范围内既使人眼可观察到可见光又不会对人眼产生伤害的功率。
24、本发明所述的一种激光通信外场试验快速建链的方法，作为优选方式，粗标校目标光功率密度为1*10-3～5*10-3mw/cm2。
25、本技术方案包括离轴反射式准直系统、二维微调调整架、光纤法兰盘、光纤分束器、粗标校光源、通信光源、光功率计、大口径接收望远镜、激光接收单元、信号处理机等组件。本发明通过粗标校光源发射可见光，经过光纤分束器后，一束光到达光功率计，另一束光到达离轴反射式准直系统，保证人眼观察到光束位置，通过调整二维微调调整架可将光束移动到大口径接收望远镜视场内；通信光源发射调制信号光，利用离轴反射式准直系统无色差的特点，可见光光束的光轴与通信光束光轴始终保持一致，可确保通信信号光进入到大口径接收望远镜视场内，利用激光接收单元中的精跟踪模块，可将光束调整到接收功率最大位置，将通信光信号传递到信号处理机单元，通过解调模块解调实现双端建链，从而完成外场试验。本发明通过离轴反射式准直系统无色差的特点，可见光光与通信光光轴始终一致，引入可见光作为粗标校光源可大大缩减外场试验的光源标定时间，增加了外场试验的工作效率和位置标定的准确性，可广泛应用于激光空间光通信外场试验中。
26、本发明具有以下优点：
27、本发明利用可见光的可见性与反射式准直系统的无色差的特点，可通过可见光束的方向粗对目标，再切换通信光进行精跟方式，可大大缩减外场试验系统的周期，实现快速有效的地面通信验证。
28、本发明通过离轴反射式准直系统无色差的特点，可见光光与通信光光轴始终一致，引入可见光作为粗标校光源可大大缩减外场试验的光源标定时间，增加了外场试验的工作效率和位置标定的准确性，可广泛应用于激光空间光通信外场试验中。
1.一种激光通信外场试验快速建链的装置，其特征在于：包括离轴反射式准直系统(1)、连接在所述离轴反射式准直系统(1)一侧的二维微调调整架(2)、连接在所述离轴反射式准直系统(1)入射光路上的光纤法兰盘(3)，与所述光纤法兰盘(3)光连接的光纤分束器(4)，分别与所述光纤分束器(4)输入端光连接的粗标校光源(5)、通信光源(6)，与所述光纤分束器(4)输出端光连接的光功率计(7)，设置在外场且依次光连接的大口径接收望远镜(8)、激光接收单元(9)和与所述激光接收单元(9)电连接的信号处理机单元(10)；
2.根据权利要求1所述的一种激光通信外场试验快速建链的装置，其特征在于：所述离轴反射式准直系统(1)为单片抛物面反射镜，光源经过所述离轴反射式准直系统(1)后产生准直光束输出到远距离的所述大口径接收望远镜(8)上；
3.根据权利要求1所述的一种激光通信外场试验快速建链的装置，其特征在于：所述离轴反射式准直系统(1)的口径为20mm、焦距为36mm、反射效率≥95％@400nm～1550nm。
4.根据权利要求1所述的一种激光通信外场试验快速建链的装置，其特征在于：所述二维微调调整架(2)的方位俯仰转动范围≥±30°，转动精度优于50urad。
5.根据权利要求1所述的一种激光通信外场试验快速建链的装置，其特征在于：所述光纤法兰盘(3)的接口为apc式、内部光纤轴线与结构端面呈4°角度偏转以防止大功率光反射回光纤端面对光纤造成损伤。
6.根据权利要求1所述的一种激光通信外场试验快速建链的装置，其特征在于：所述光纤分束器(4)的工作波长为632nm～1550nm、插入损耗≤0.8db、承受光功率≤500mw、工作温度-20℃～85℃。
7.根据权利要求1所述的一种激光通信外场试验快速建链的装置，其特征在于：所述粗标校光源(5)为632nm光源、功率调节范围为0mw～100mw、工作温度-20℃～60℃；
8.根据权利要求1所述的一种激光通信外场试验快速建链的方法，其特征在于：包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种激光通信外场试验快速建链的方法，其特征在于：步骤s2中，将所述实时功率、所述测试距离、所述离轴反射式准直系统(1)的焦距转换为所述粗标校实时光功率密度；
10.根据权利要求8所述的一种激光通信外场试验快速建链的方法，其特征在于：所述粗标校目标光功率密度为1*10-3～5*10-3mw/cm2。
