本发明公开了一种星载激光通信机的在轨自标校装置及其标校方法，包括激光器、光纤隔离器、光开关、第一光纤耦合器、通信接收端、接收光纤、接收镜头组、分束镜、反射镜、跟瞄探测器、跟瞄镜头组、分色片、第一快反镜、次镜、主镜、二维摆镜、角锥、第二快反镜、发射镜头组、发射光纤、高功率放大器、第二光纤耦合器及通信发射端。本发明依次将光开关打开至接收光路或发射光路，然后通过角锥反射到接收光路对光功率进行探测和跟瞄光路对光斑质心位置进行探测和补偿，从而实现接收光路、发射光路与跟瞄光路的同轴自标较。本发明提高了跟瞄精确度、链路传输效率，降低卫星在轨运行时激光通信机调试的难度与准确度。
1.一种星载激光通信机的在轨自标校装置，其特征在于，包括激光器（1）、光纤隔离器（2）、光开关（3）、第一光纤耦合器（4）、通信接收端（5）、接收光纤（6）、接收镜头组（7）、分束镜（8）、反射镜（9）、跟瞄探测器（10）、跟瞄镜头组（11）、分色片（12）、第一快反镜（13）、次镜（14）、主镜（15）、二维摆镜（16）、角锥（17）、第二快反镜（18）、发射镜头组（19）、发射光纤（20）、高功率放大器（21）、第二光纤耦合器（22）及通信发射端（23）；其中，激光器（1）发射激光通过光纤隔离器（2）和光开关（3）至两路，一路激光依次经过第一光纤耦合器（4）、接收光纤（6）、接收镜头组（7）、分束镜（8）、反射镜（9）、分色片（12）透射、第一快反镜（13）、次镜（14）、主镜（15）、二维摆镜（16）到达角锥（17）；另一路激光依次经过第二光纤耦合器（22）、高功率放大器（21）、发射光纤（20）、发射镜头组（19）、第二快反镜（18）、分色片（12）到达第一快反镜（13）；其中,第一光纤耦合器（4）和第二光纤耦合器（22）合束端的另一端口分别与通信接收端（5）和通信发射端（23）相连；所述的通信接收端（5）包括跟瞄系统；所述跟瞄系统用于进行功率监测、提取和处理光斑质心，并控制第一快反镜（13）、第二快反镜（18）和二维摆镜（16）的俯仰及偏转角度；所述跟瞄系统包括功率探测模块、光斑质心提取模块、第一快反镜控制模块、第二快反镜控制模块和二维摆镜控制模块，分别与第一光纤耦合器（4）、跟瞄探测器（10）、第一快反镜（13）、第二快反镜（18）和二维摆镜（16）相连。
2.根据权利要求1所述的星载激光通信机的在轨自标校装置，其特征在于，所述角锥
（17）通过二维摆镜（16）的角度控制实现对入射光线的全反射；当满足角锥（17）全反射容忍度角度条件时，角锥（17）为全反射打开状态；当不满足角锥（17）全反射容忍度角度条件时控角锥（17）为全反射关闭状态。
3.根据权利要求2所述的星载激光通信机的在轨自标校装置，其特征在于，当角锥（17）为全反射打开状态，所述光开关（3）与接收光路连通时，所述光开关（3）与第一光纤耦合器（4）连接，激光器（1）发射的激光经过光纤隔离器（2）、光开关（3） 、第一光纤耦合器（4）至接收光纤（6）发射，依次通过接收镜头组（7）、分束镜（8）、反射镜（9）、分色片（12）、第一快反镜（13）、次镜（14）、主镜（15）、二维摆镜（16）入射至角锥（17）反射，再依次经过二维摆镜（16）、主镜（15）、次镜（14）、第一快反镜（13）、分色片（12）、反射镜（9）至分束镜（8）分成两束，一路通过跟瞄镜头组（11）聚焦进入跟瞄探测器（10），另一路通过接收镜头组（7）聚焦耦合至接收光纤（6）后，反向通过第一光纤耦合器（4）进入通信接收端（5）。
4.根据权利要求2所述的星载激光通信机的在轨自标校装置，其特征在于，当角锥（17）为全反射打开状态，所述光开关（3）与发射光路连通时，所述光开关（3）与第二光纤耦合器（22）连接，激光器（1）发射的激光经过光纤隔离器（2）、光开关（3）、第二光纤耦合器（22）、高功率放大器（21）至发射光纤（20）发射，依次通过发射镜头组（19）、第二快反镜（18）到分色片（12）反射，再依次通过第一快反镜（13）、次镜（14）、主镜（15）、二维摆镜（16）入射至角锥（17）反射再依次经过二维摆镜（16）、主镜（15）、次镜（14）、第一快反镜（13）、分色片（12）、反射镜（9）至分束镜（8）分成两束，一路通过跟瞄镜头组（11）聚焦进入跟瞄探测器（10），另一路通过接收镜头组（7）聚焦耦合至接收光纤后，反向通过第一光纤耦合器（4）进入通信接收端（5）。
5.根据权利要求1所述的星载激光通信机的在轨自标校装置，其特征在于，所述角锥
（17）采用通光口径为12.5mm 75mm的内圆角锥，其综合角差小于1.5″；所述角锥（17）镀金膜~
6.根据权利要求1所述的星载激光通信机的在轨自标校装置，其特征在于，所述次镜
（14）、主镜（15）组成收发共口径光学天线，采用离轴光学天线或同轴光学天线方式布置。
7.根据权利要求1所述的星载激光通信机的在轨自标校装置，其特征在于，所述跟瞄探测器（10）为CCD探测器或四象限光电探测器。
8.一种星载激光通信机的在轨自标校方法，应用于权利要求1‑7任一项所述的星载激
光通信机的在轨自标校装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，设置在轨自标校装置的初始参数，激光发射前，标定跟瞄系统光斑质心坐标，并确定功率初始值，打开激光器（1），角锥（17）设置为全反射打开状态；
步骤S2，光开关（3）打开至第一光纤耦合器（4），激光器（1）发射的激光经过光纤隔离器（2）、光开关（3） 、第一光纤耦合器（4）至接收光纤（6）发射，依次通过接收镜头组（7）、分束镜（8）、反射镜（9）、分色片（12）、第一快反镜（13）、次镜（14）、主镜（15）、二维摆镜（16）入射至角锥（17）反射，再依次经过二维摆镜（16）、主镜（15）、次镜（14）、第一快反镜（13）、分色片（12）、反射镜（9）至分束镜（8）分成两束，一路通过接收镜头组（7）聚焦耦合至接收光纤后，反向通过第一光纤耦合器（4）进入通信接收端（5），通过跟瞄系统对光功率监测，确定入射光处于角锥全反射工作角度范围内；另一路通过跟瞄镜头组（11）聚焦进入跟瞄探测器（10），通过跟瞄探测器（10）呈现光斑位置，通过跟瞄系统中跟瞄光斑质心提取模块对光斑质心坐标提取和记录，将发射前标定的光斑质心坐标与此时校准光斑质心坐标进行对比，得到对应接收光路光轴与跟瞄光路光轴偏差量，利用得到的光轴偏差量对跟瞄偏差进行修正，并更改对应的初始参数值，完成接收光路与跟瞄光路的光轴同轴标校；
步骤3，光开关（3）打开至第二光纤耦合器（22），激光器（1）发射的激光经过光纤隔离器（2）、光开关（3）、第二光纤耦合器（22）、高功率放大器（21）至发射光纤（20）发射，依次通过发射镜头组（19）、第二快反镜（18）到分色片（12）反射，再依次通过第一快反镜（13）、次镜（14）、主镜（15）、二维摆镜（16）入射至角锥（17）反射，再依次经过二维摆镜（16）、主镜（15）、次镜（14）、第一快反镜（13）、分色片（12）、反射镜（9）至分束镜（8）分成两束，一路通过接收镜头组（7）聚焦耦合至接收光纤后，反向通过第一光纤耦合器（4）进入通信接收端（5），通过通信接收端（5）跟瞄系统对光功率监测，确定入射光处于角锥全反射工作角度范围内；另一路通过跟瞄镜头组（11）聚焦进入跟瞄探测器（10），通过跟瞄探测器（10）呈现光斑位置，通过跟瞄系统中对光斑质心坐标提取，记录此时质心坐标和记录，将步骤2标定的光斑质心坐标与此时光斑质心坐标进行对比，得到对应发射光路光轴与跟瞄光路光轴偏差量，通过调整第二快反镜（18）对两者光轴偏差进行补偿，修正补偿后第二快反镜（18）位置为其初始位置，并更改对应的初始参数值，完成发射光路与跟瞄光路同轴标校；
一种星载激光通信机的在轨自标校装置及其标校方法
技术领域
[0001] 本发明属于星载激光通信设备技术领域，涉及一种星载激光通信机的在轨自标校装置，以及上述自标校装置的标校方法。
背景技术
[0002] 空间激光通信是指以激光作为信息载体，大气作为传输信道，在空间实现语音、数据、图像等信息无线传输的通信方式。它兼具了光纤通信和微波通信的特点，在具有高通信速率、大通信容量、强抗干扰能力和强抗截获能力的通信性能下，也顺应了卫星小型化、轻型化的发展趋势，成为一种具有很大潜力的新兴宽带无线接入方式，在大容量及保密卫星通信、本地带宽接入等军用和民用通信领域具有巨大的应用需求和广阔的应用前景。
[0003] 随着国际航天航空科技领域的迅猛扩张与发展，世界各国越来越重视空间激光通信技术的研究与突破，为更好地推进该技术并快速占领国际市场，特别是美国、欧洲、日本、俄罗斯等发达国家陆续启动了一系列研究计划和项目规划，分别研制出不同用途、不同种类、不同性能的激光通信系统及通信终端。中国也奋起直追，开始着手进行各种空间激光通信实验，并取得了不错的成果。但是由于在卫星发射过程中会受到火箭发射推进器剧烈振动、进入到近地空间后引力释放等影响，星载激光通信机在轨运行时原本在地面校标的激光通信机的接收光路、跟瞄光路和发射光路的光轴会产生一定量的偏差。而在这种超远距离空间通信中，收发光束标校中极其微小的偏差都会随着距离被放大，将会严重影响光链路的效率与稳定性，从而增加在卫星间建立光通信链路的困难程度。现在通常采用星载激光通信终端与地面光学天线对准标校，找出收发光轴的离轴量进行算法修正，然而这种方式调试方式困难，通常需要信标光及其光学系统辅助进行预校准，调整周期长，并且难以快速、准确定位产生离轴量的位置。因此，发明一种装置和方法实现无信标光星载激光通信机的在轨自标校是十分必要的。
发明内容
[0004] 本发明的目的是针对现有技术不足，提供了一种星载激光通信机的在轨自标校装置及其标校方法，可实现无信标光星载激光通信机的在轨自标校，解决现有基数存在的星地校准难度大、校准时间过长的问题。
[0005] 为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：
[0006] 本发明实施例的第一方面提供了一种星载激光通信机的在轨自标校装置，包括激光器、光纤隔离器、光开关、第一光纤耦合器、通信接收端、接收光纤、接收镜头组、分束镜、反射镜、跟瞄探测器、跟瞄镜头组、分色片、第一快反镜、次镜、主镜、二维摆镜、角锥、第二快反镜、发射镜头组、发射光纤、高功率放大器、第二光纤耦合器及通信发射端；其中，激光器发射激光通过光纤隔离器和光开关至两路，一路激光依次经过第一光纤耦合器、接收光纤、接收镜头组、分束镜、反射镜、分色片透射、第一快反镜、次镜、主镜、二维摆镜到达角锥；另一路激光依次经过第二光纤耦合器、高功率放大器、发射光纤、发射镜头组、第二快反镜、分色片到达第一快反镜；其中,第一光纤耦合器和第二光纤耦合器合束端的另一端口分别与通信接收端和通信发射端相连。
[0007] 进一步地，所述角锥通过二维摆镜的角度控制实现对入射光线的全反射；当满足角锥全反射容忍度角度条件时，角锥为全反射打开状态；当不满足角锥全反射容忍度角度条件时控角锥为全反射关闭状态。
[0008] 进一步地，当角锥为全反射打开状态，所述光开关与接收光路连通时，所述光开关与第一光纤耦合器连接，激光器发射的激光经过光纤隔离器、光开关 、第一光纤耦合器至接收光纤发射，依次通过接收镜头组、分束镜、反射镜、分色片、第一快反镜、次镜、主镜、二维摆镜入射至角锥反射，再依次经过二维摆镜、主镜、次镜、第一快反镜、分色片、反射镜至分束镜分成两束，一路通过跟瞄镜头组聚焦进入跟瞄探测器，另一路通过接收镜头组聚焦耦合至接收光纤后，反向通过第一光纤耦合器进入通信接收端。
[0009] 进一步地，当角锥为全反射打开状态，所述光开关与发射光路连通时，所述光开关与第二光纤耦合器连接，激光器发射的激光经过光纤隔离器、光开关、第二光纤耦合器、高功率放大器至发射光纤发射，依次通过发射镜头组、第二快反镜到分色片反射，再依次通过第一快反镜、次镜、主镜、二维摆镜入射至角锥反射再依次经过二维摆镜、主镜、次镜、第一快反镜、分色片、反射镜至分束镜分成两束，一路通过跟瞄镜头组聚焦进入跟瞄探测器，另一路通过接收镜头组聚焦耦合至接收光纤后，反向通过第一光纤耦合器进入通信接收端。
[0010] 进一步地，所述角锥采用通光口径为12.5mm 75mm的内圆角锥，其通光口径需小于~等于光学天线口径，其综合角差小于1.5″；所述角锥镀金膜的反射面涂有黑色面漆。
[0011] 进一步地，所述的通信接收端包括跟瞄系统；所述跟瞄系统用于进行功率监测、提取和处理光斑质心，并控制第一快反镜、第二快反镜和二维摆镜的俯仰及偏转角度。
[0012] 进一步地，所述次镜14、主镜15组成为收发共口径光学天线，可采用离轴光学天线或同轴光学天线方式布置。。
[0013] 进一步地，所述跟瞄探测器为CCD探测器或四象限光电探测器。
[0014] 进一步地，所述跟瞄系统包括功率探测模块、光斑质心提取模块、第一快反镜控制模块、第二快反镜控制模块和二维摆镜控制模块，分别与第一光纤耦合器、跟瞄探测器、第一快反镜、第二快反镜和二维摆镜相连。
[0015] 本发明实施例的第二方面提供了一种星载激光通信机的在轨自标校方法，包括以下步骤：
[0016] 步骤S1，设置在轨自标校装置的初始参数，激光发射前，标定跟瞄系统光斑质心坐标，并确定功率初始值，打开激光器，角锥设置为全反射打开状态。
[0017] 步骤S2，光开关打开至第一光纤耦合器，激光器发射的激光经过光纤隔离器、光开关 、第一光纤耦合器至接收光纤发射，依次通过接收镜头组、分束镜、反射镜、分色片、第一快反镜、次镜、主镜、二维摆镜入射至角锥反射，再依次经过二维摆镜、主镜、次镜、第一快反镜、分色片、反射镜至分束镜分成两束，一路通过接收镜头组聚焦耦合至接收光纤后，反向通过第一光纤耦合器进入通信接收端，通过跟瞄系统对光功率监测，确定入射光处于角锥全反射工作角度范围内；另一路通过跟瞄镜头组聚焦进入跟瞄探测器，通过跟瞄探测器呈现光斑位置，通过跟瞄系统中光斑质心提取模块对光斑质心坐标提取和记录，将发射前标定的光斑质心坐标与此时校准光斑质心坐标进行对比，得到对应接收光路光轴与跟瞄光路光轴偏差量，利用得到的光轴偏差量对跟瞄偏差进行修正，并更改对应的初始参数值，完成接收光路与跟瞄光路的光轴同轴标校。
[0018] 步骤3，光开关打开至第二光纤耦合器，激光器发射的激光经过光纤隔离器、光开关、第二光纤耦合器、高功率放大器至发射光纤发射，依次通过发射镜头组、第二快反镜到分色片反射，再依次通过第一快反镜、次镜、主镜、二维摆镜入射至角锥反射，再依次经过二维摆镜、主镜、次镜、第一快反镜、分色片、反射镜至分束镜分成两束，一路通过接收镜头组聚焦耦合至接收光纤后，反向通过第一光纤耦合器进入通信接收端，通过通信接收端跟瞄系统对光功率监测，确定入射光处于角锥全反射工作角度范围内；另一路通过跟瞄镜头组聚焦进入跟瞄探测器，通过跟瞄探测器呈现光斑位置，通过跟瞄系统中对光斑质心坐标提取，记录此时质心坐标和记录，将步骤标定的光斑质心坐标与此时光斑质心坐标进行对比，得到对应发射光路光轴与跟瞄光路光轴偏差量，通过调整第二快反镜对两者光轴偏差进行补偿，修正补偿后第二快反镜位置为其初始位置，并更改对应的初始参数值，完成发射光路与跟瞄光路同轴标校。
[0019] 步骤4、关闭激光器和光开关。
[0020] 本发明的有益效果是：本发明提供一种星载激光通信机的在轨自标校装置及其标校方法，调节二维摆镜实现角锥对入射光线的全反射，使发射光路完全返回至自身接收系统中，并在系统中引入激光器和光开关，通过光开关的开关特性分别使光学系统中的接收光纤或发射光纤发射激光，从而将系统中的接收光路、跟瞄光路和发射光路同时进行同轴自标校转化为分别对接收光路和跟瞄光路同轴自标校、对发射光路和跟瞄光路同轴自标校两步进行，可以快速准确地定位星载激光通信机在轨运行偏差并依次进行校准。该方法无需通过地面光学系统或其它在轨星载激光通信机配合实现光轴偏差标校，也无需信标光辅助标定，通过补偿自标校得到的偏差量确保星载激光通信机运行时的跟瞄能力，这一方法大大降低了激光通信机在轨运行时调试的时间、人工和花费成本，并解决了无信标光时星载激光通信机的自标校问题。在该系统中，激光器发射光从接收光纤发射并通过角锥返回至接收系统（接收光纤、跟瞄探测器），可实现接收光路和跟瞄光路间的同轴自标校；激光器发射光从发射光纤发射并通过角锥返回至接收系统（接收光纤、跟瞄探测器），可实现发射光路和跟瞄光路间的同轴自标校。角锥与二维摆镜位于不同平面，通过控制二维摆镜到某特定角度可以实现角锥对入射光线的全反射，当在其它角度时，角锥为闲置状态，激光通信机可进行正常通信；光开关两端分别与通信发射端和通信接收端通过耦合器相连，当工作时激光器运行光开关至通信发射端或通信接收端，当关闭时，光路的接收和发射仍通过光耦合器进行，可以实现正常通信。本发明提供一种星载激光通信机的在轨自标校方法，在可以对星载激光通信机在轨时的发射光路、跟瞄光路和接收光路进行同轴自标校，并可以在激光通信机相互通信前各部分工作状态进行检测。
附图说明
[0021] 图1是本发明一种星载激光通信机的在轨自标校装置的结构示意图；
[0022] 图2是本发明一种星载激光通信机的在轨自标校装置中通信接收端的结构示意图；
[0023] 图3是本发明一种星载激光通信机的在轨自标校装置中跟瞄系统的结构示意图；
[0024] 附图标记：1‑激光器，2‑光纤隔离器，3‑光开关，4‑第一光纤耦合器，5‑通信接收端，501‑低噪声放大器，502‑跟瞄系统，5021‑光功率探测模块，5022‑光斑质心提取模块，5023‑第一快反镜控制模块，5024‑第二快反镜控制模块，5025‑二维摆镜控制模块，6‑接收光纤，7‑接收镜头组，8‑分束镜，9‑反射镜，10‑跟瞄探测器，11‑跟瞄镜头组，12‑分色片，13‑第一快反镜，14‑次镜，15‑主镜，16‑二维摆镜，17‑角锥，18‑第二快反镜，19‑接收镜头组，
20‑发射光纤，21‑高功率放大器，22‑第二光纤耦合器，23‑通信发射端。
具体实施方式
[0025] 这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0026] 在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0027] 应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
[0028] 下面结合附图和具体实施方式对本发明提出的星载激光通信机的在轨自标校装置及其标校方法进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
[0029] 本发明提出了一种星载激光通信机的在轨自标校装置，如图1所示，包括激光器1、光纤隔离器2、光开关3、第一光纤耦合器4、通信接收端5、接收光纤6、接收镜头组7、分束镜8、反射镜9、跟瞄探测器10、跟瞄镜头组11、分色片12、第一快反镜13、次镜14、主镜15、二维摆镜16、角锥17、第二快反镜18、发射镜头组19、发射光纤20、高功率放大器21、第二光纤耦合器22及通信发射端23。其中，激光器1发射激光通过光纤隔离器2和光开关3至两路，一路激光依次经过第一光纤耦合器4、接收光纤6、接收镜头组7、分束镜8、反射镜9、分色片12透射、第一快反镜12、次镜14、主镜15、二维摆镜16到达角锥17；另一路激光依次经过第二光纤耦合器22、高功率放大器21、发射光纤20、发射镜头组19、第二快反镜18、分色片12到达第一快反镜13；其中,第一光纤耦合器4和第二光纤耦合器22合束端的另一端口分别与通信接收端5和通信发射端23相连。
[0030] 所述接收光纤6、接收镜头组7组成接收光路。所述跟瞄探测器10、跟瞄镜头组11组成跟瞄光路。所述发射镜头组19、发射光纤20组成发射光路。在本发明装置中，激光器1发射光从接收光纤6发射并通过角锥17返回至接收光路，实现接收光路和跟瞄光路间的同轴自标校；激光器1发射光从发射光纤20发射并通过角锥17返回至接收光路，可实现发射光路和跟瞄光路间的同轴自标校。
[0031] 进一步地，所述次镜14、主镜15组成收发共口径光学天线，可采用离轴光学天线或同轴光学天线方式布置。采用收发共口径光学天线可以使得光学天线发射光可经过角锥10全发射回该天线，无需再调整接收和发射天线是否同轴，并且收发共口径光学天线可以减小激光通信机体积，提高集成度。
[0032] 进一步地，所述跟瞄探测器10为CCD探测器或四象限光电探测器。所述跟瞄探测器10与跟瞄镜头组11组成跟瞄光路对光斑质心进行跟瞄，使得跟瞄光路与接收光路同轴。
[0033] 角锥与二维摆镜位于不同平面，通过控制二维摆镜16的俯仰和偏转角度可以实现角锥17打开和关断的功能，当控制二维摆镜16使接收光路或发射光路发射的激光到达角锥，并满足角锥全反射容忍度角度条件时，角锥17为全反射打开状态，控制二维摆镜16为其它角度时，角锥17为全反射关闭状态。当角锥17为全反射打开状态时，有如下两种测试状态：光开关3两端分别与通信发射和通信接收通过第一光纤耦合器4和第二光纤耦合器22相连；当光开关3打开至光接收光路发射激光时，通过角锥17将发射激光反射回至光路中，可以实现接收光路和跟瞄光路同轴自标校；当光开关3打开至发射光路发射激光时，通过角锥17将发射激光反射回至光路中，可以实现发射光路和跟瞄光路同轴自标校。当激光器1和光开关3关闭时，光路的接收和发射仍通过光耦合器进行，仍可以实现正常通信。
[0034] 其中，当二维摆镜16使角锥为闲置状态时，星载激光通信机任可进行正常通信。具体地，光开关3两端分别与通信发射端23和通信接收端5通过耦合器相连。当工作时，激光器1运行，光开关3拨至通信发射端23或通信接收端5；当激光器1和光开关3关闭时，光路的接收和发射仍通过第一光纤耦合器4和第二光纤耦合器22的零一端口进行，仍可以实现正常通信。
[0035] 进一步地，所述角锥17采用通光口径为12.5mm 75mm的内圆角锥，小于等于光学天~线口径，其综合角差小于1.5″。所述角锥17镀金膜的反射面涂有黑色面漆。角锥17的综合角误差小于1.5″用于保证全反射角度的精度，从而保证星载激光通信机同轴在轨自标较的精度方法的精度；角锥17的通光孔径设置小于等于光学天线口径，可以在满足部分光全反射光的情况下减小角锥17的重量，从而减轻激光通信机的负载重量；采用涂有黑色面漆的镀金反射面角锥17可以使跟瞄探测器接收到的光斑图案呈圆形，可以更精确的获得光斑质心位置，用于同轴偏差的反馈。
[0036] 如图2所示，所述的信接收端5包括低噪声放大器501和跟瞄系统502。如图3所示，所述低噪声放大器501可以放大接收到的信号光用于激光通信机通信。所述跟瞄系统502中包括光功率探测模块5021、光斑质心提取模块5022、第一快反镜控制模块5023、第二快反镜控制模块5024和二维摆镜控制模块5025；其中光电探测模块5021可对通信接收端5和进入接收光纤6中的光功率进行检测、处理和储存；光斑质心提取模块5022可对跟瞄探测器10呈现的光斑位置进行光斑质心坐标提取、计算得到质心偏差反馈值，并存储；第一快反镜控制模块5023、第二快反镜控制模块5024和二维摆镜控制模块5025可分别对第一快反镜13、第二快反镜18和二维摆镜16的俯仰和偏转角度进行精确地控制。
[0037] 本发明提出了一种星载激光通信机的在轨自标校方法，采用上述的星载激光通信机的在轨自标校装置，包括以下步骤：
[0038] 步骤S1、设置在轨自标校装置的参数：
[0039] 具体的，星载激光通信机收到卫星平台进行调试的指令后开始运行，先根据顺序依次开启并设置光放大模块21、跟瞄探测器10、第一快反镜13、第二快反镜18、二维摆镜16、通信接收端5和通信发射端23的初始位置或参数。标定发射前跟瞄系统光斑的质心坐标及确定激光器1的功率初始值。设置光开关3的模式，打开激光器1，角锥17设置为打开状态，开始运行。
[0040] 步骤S2、接收光路与跟瞄光路的同轴标校：
[0041] 具体的，光开关3与接收光路连通，光开关3与第一光纤耦合器4连接，激光器1发射的激光经过光纤隔离器2、光开关3 、第一光纤耦合器4至接收光纤6发射，依次通过接收镜头组7、分束镜8、反射镜9、分色片12、第一快反镜13、次镜14、主镜15、二维摆镜16入射至角锥17反射，反射光再依次经过二维摆镜16、主镜15、次镜14、第一快反镜13、分色片12、反射镜9至分束镜8分成两束，一路通过接收镜头组7聚焦耦合至接收光纤后，反向通过第一光纤耦合器4进入通信接收端5，通过通信接收端5中的光电探测模块和跟瞄系统对光功率监测，确定入射光处于角锥全反射工作角度范围内；另一路通过跟瞄镜头组11聚焦进入跟瞄探测器10，通过跟瞄探测器10呈现光斑位置，通过跟瞄系统中跟瞄光斑质心提取模块对光斑质心坐标提取和记录，将步骤S1发射前标定的光斑质心坐标与此时校准光斑质心坐标进行对比，得到对应接收光路光轴与跟瞄光路光轴偏差量，利用得到的光轴偏差量对跟瞄偏差进行修正，并更改对应的初始参数值，完成接收光路与跟瞄光路的光轴同轴标校。
[0042] 步骤S3、发射光路与跟瞄光路同轴标校：
[0043] 具体的，所述的光开关3打开至与发射光路连通，所述光开关3与第二光纤耦合器22连接，激光器1发射的激光经过光纤隔离器2、光开关3、第二光纤耦合器22、高功率放大器
21至发射光纤20发射，依次通过发射镜头组19、第二快反镜18到分色片12反射，再依次通过第一快反镜13、次镜14、主镜15、二维摆镜16入射至角锥17反射，再依次经过二维摆镜16、主镜15、次镜14、第一快反镜13、分色片12、反射镜9至分束镜8分成两束，一路通过接收镜头组
7聚焦耦合至接收光纤后，反向通过第一光纤耦合器4进入通信接收端5，通过通信接收端5中的光电探测模块和跟瞄系统对光功率监测，确定入射光处于角锥全反射工作角度范围内；另一路通过跟瞄镜头组11聚焦进入跟瞄探测器10，通过跟瞄探测器10呈现光斑位置，并与跟瞄系统相连接，通过跟瞄系统中跟瞄光斑质心提取模块光斑质心坐标提取，将步骤S2标定的光斑质心坐标与此时光斑质心坐标进行对比，得到对应发射光路光轴与跟瞄光路光轴偏差量，通过调整第二快反镜18对两者光轴偏差进行补偿，修正补偿后第二快反镜18位置为其初始位置，并更改对应的初始参数值，完成发射光路与跟瞄光路同轴标校。
[0044] 步骤S4、关闭激光器1和光开关3。
[0045] 综上所述，本发明提供一种星载激光通信机的在轨自标校装置及其标校方法，通过调节二维摆镜16实现角锥17对入射光线的全反射，使发射光路完全返回至自身接收系统中，并在装置中引入激光器1和光开关3，通过光开关3的开关特性分别使光学系统中的接收光纤6或发射光纤20发射激光，从而将系统中的接收光路、跟瞄光路和发射光路同时进行同轴自标校转化为分别对接收光路和跟瞄光路同轴自标校、对发射光路和跟瞄光路同轴自标校两步进行，可以快速准确地定位星载激光通信机在轨运行偏差并依次进行校准。本发明方法无需通过地面光学系统或其它在轨星载激光通信机配合实现光轴偏差标校，也无需信标光辅助标定，通过补偿自标校得到的偏差量确保星载激光通信机运行时的跟瞄能力，这一方法大大降低了激光通信机在轨运行时调试的时间、人工和花费成本，并解决了无信标光时星载激光通信机的自标校问题。
[0046] 以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
