GEO对地激光通信光端机遮光罩优化研究

摘要

星间、星地激光通信技术因其抗干扰能力强、信息能量大等优点，在信息化的科技时代拥有广阔的应用前景。GEO激光通信系统的光学天线暴露在卫星外部，太阳辐射对光学天线会产生严重的影响，当太阳光直接射入光学主镜时，光学系统会发生热变形，光学元件受损严重时会直接造成通信中断。虽然采用遮光罩可改善太阳热效应对光学天线的影响，但尺寸受限的遮光罩效果有限，为解决尺寸问题所提出的可展遮光罩已有多所高校及科研单位进行研究，但未广泛实际应用。
　　本文针对以上问题，设计出一种应用在GEO卫星星载激光通信系统上的栅板式遮光罩，基于传统遮光罩的筒状结构，内部安装平行于光轴的薄栅板，通过优化栅板的高度与间隔距离等重要参数，将太阳规避角度由原来的22.6°减小到9.6°，通信系统全年因太阳规避造成的通信中断天数大大减少，使通信率由93％提高到99.51%，相同通信链路下极端高温、低温瞬态工况下太阳辐射对主镜温度的影响明显减弱，主镜最高温度下降明显，一天内主镜最高温度超过热控要求(20℃±5℃)的时间大大缩短。基本可以实现全年通信，极大限度的缩减了不可通时间，提高了链路的可用性，为我国激光通信系统的工程应用提供了支持和保障。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2影响空间激光通信系统性能的因素

1.3遮光罩国内外现状

1.4本文的主要工作

第二章 GEO激光通信系统光学天线热辐射环境分析

2.1 GEO轨道环境

2.2空间热源

2.3空间外热流分析

2.4本章小结

第三章GEO-地激光通信光端机遮光罩总体设计方案

3.1遮光罩结构对比

3.2遮光罩对激光通信系统的影响

3.3本章小结

第四章 GEO激光通信遮光罩结构设计

4.1 GEO激光通信天线系统

4.2某GEO激光通信系统光学天线

4.3本章小结

第五章栅板式遮光罩的仿真分析

5.1模态分析

5.2栅板遮光罩对光学镜面热变形影响分析

5.3采用栅板式遮光罩可通率仿真分析

5.4本章小结

第六章健康监测

6.1温度监测测温原理

6.2温度监测方法

6.3 试验系统硬件

6.4本章小结

第七章 总结与展望

7.1总结

7.2展望

致谢

参考文献

在读期间取得的成果