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妙哉！库德光路在激光通信中的应用

妙哉！库德光路在激光通信中的应用
库德光路（Coudé光路，源自法语，意为“肘形”，形象地描述了光路多次转折的特性。）是一种常见于大型反射望远镜的光学系统设计，其核心原理是通过一系列反射镜将光线引导至固定位置，便于安装大型观测设备。解决了望远镜移动时观测仪器（如光谱仪、相机）的固定需求，避免仪器因望远镜转动而移动或振动。
妙哉！库德光路在激光通信中的应用
这一光学设计思路，在解决星载激光通信中，整个光路置于转台上负载过大，运动稳定性差的问题上发挥了重大作用。将大口径卡式物镜置于转台上，无论望远镜如何跟踪天体，Coudé焦点始终位于固定位置上。
一、库德光路中的光学奥秘
库德光路主要是使用在带有两维度转台德光学系统中，那么对于转台我们首先进行一下轴系德定义，水平式两轴转台有两根相互垂直的旋转轴，一根轴平行于地平面指向“南北”方向，称为经轴；另一根轴垂直于经轴指向“东西”方向，称为纬轴。视轴绕着经轴和纬轴旋转。下面是几种库德光路构型：
妙哉！库德光路在激光通信中的应用根据光路可逆，反向导光进行讲解一下光路。水平式两轴转台库德光路主要由库德镜Ⅰ，库德镜Ⅱ，库德镜Ⅲ以及中心反射镜等组成。通过装调使库德镜Ⅰ，库德镜Ⅱ和库德镜Ⅲ与入射光线成45°的位置紧固；其中库德镜Ⅰ安装在经轴轴线上，库德镜Ⅱ，库德镜Ⅲ与库德镜Ⅰ保持相对静止，并能够一同随经轴转动。中心反射镜在经轴和纬轴的交汇处，并与经轴、纬轴、入射光线和视轴均成45°，同样能够随经轴和纬轴一起旋转。
妙哉！库德光路在激光通信中的应用
库德光路是典型的全反射光路。激光器发出的光通过调整与经轴轴线平行（即光束中心与经轴重合），由于库德镜Ⅰ与经轴相交成45°，光源发出的光照射在库德镜Ⅰ（库德镜Ⅰ足够大，光源发出的光束全部照射在库德镜Ⅰ上），光束经库德镜Ⅰ反射折转90°照射到库德镜Ⅱ上，然后由库德镜Ⅱ折转90°照射在库德镜Ⅲ上，并转折90°照射到中心反射镜上，光束经中心反射镜转折后与视轴平行，并随着经轴和纬轴的旋转照射到预定的发射方向。
二、库德光路德光学装调简单思路
基于自准直原理与动态补偿技术，通过四阶段流程实现库德光路的高精度调整。首先，利用平面波干涉仪与分光棱镜组建立基准光轴，通过自准直校准确保返回光斑与出射光重合，初始误差控制在2μrad以内；随后安装库德镜组并进行粗调，借助自准直望远镜和双轴校准（水平轴偏移<0.5mm、俯仰轴偏移<0.3mm）完成反射镜的初步定位。接着，通过琼斯矩阵建模优化反射镜相对方位角至90°，结合双探测器（位置/角度）监测光斑偏移，微调俯仰/水平微动螺丝，将角度误差压缩至25μrad以下，并提升消光比至20dB。最后，驱动伺服转台进行全角度扫描测试，利用激光干涉仪实时检测光轴晃动，确保动态误差≤5.2″，同时集成变形镜与伺服电机对热形变及振动扰动进行主动补偿，维持光路长期稳定性。该方案通过闭环反馈与动态校正机制，装调效率提升40%，光轴精度达角秒级，可适配卫星激光通信、量子密钥分发等高精度场景需求。
妙哉！库德光路在激光通信中的应用

参考论文：张家齐、张立中等《二次成像型库德式激光通信终端粗跟踪技术》

王惠《库德光路的高精度调整方案设计》
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