基于激光章动的空间光到单模光纤的耦合方法

基于模场匹配原理,分析了耦合效率与抖动幅度、艾里斑半径和单模光纤模场半径比值的关系.为了减小随机角抖动对耦合效率的影响,提出了基于激光章动的空间光到单模光纤的自动耦合方案,利用数据采集卡算出脱靶量并输出补偿电压.分析了算法精度的影响因素、激光章动信号频率与抖动频率的关系,用Matlab仿真及实验验证了算法的可行性.实验得到脱靶量角度精度约为3 μrad,结合空间激光通信系统验证了系统的可行性.没有扰动时系统的耦合效率为67％;引入扰动并用控制系统进行扰动补偿后,系统的耦合效率提高了6.5％,响应速度为40 Hz.耦合系统结构简单,控制算法精度高,控制器信号处理速度快,对空间光到单模光纤的耦合具有重要意义.