0 引言
       自由空间光通信（FSOC）利用在空间中传播的光无线传输数据，具有频带宽、速率高、协议透明和安全可靠等诸多特点[1，2]。作为一种新兴技术，FSOC已经成为星际通信、5G移动通信等高速信息传输的重要技术手段，在"空天地一体化"网络构建、微波光子融合通信等领域具有广泛的应用前景[3，4]。在接收机中，必须将激光束耦合到单模光纤中进行后续处理。因此，空间光-单模光纤耦合成为了基于光纤的FSO系统的关键技术之一[5-7]。其耦合效率通常受许多因素影响，例如静态角度偏差、随机角度抖动误差、大气湍流像差、光纤的视轴对准和空间光等[8-11]。
　　为了解决上述问题，研究者们通常使用快速转向镜（FSM）和相应的位置传感器来实现激光束与单模光纤的耦合。2012年，日本Takenaka使用四象限探测器（QD）和FSM进行对准和跟踪实验，其结构比较复杂，操作时容易引入误差[12]。2014年，雷思琛采用自聚焦透镜和多模光纤耦合阵列结构，结合模拟退火算法对光纤阵列实行二维控制，自动搜寻空间光-光纤耦合最佳视轴对准姿态，光斑中心在耦合端面中心抖动小于2.5 mm时，耦合功率波动小于35%[13]。2016年，高剑秋提出了一种基于激光章动的自动耦合系统。当脱靶量角度精度约为3 μrad 时，控制系统进行干扰补偿后系统的耦合效率提高6.5％，系统响应频率为40 Hz[14]。
       本文对空间光-单模光纤的耦合过程进行了理论建模，基于仿真结果设计了空间光-单模光纤大幅面自适应耦合系统，实现自动精确对准和稳定跟踪。

4 结束语
       在FSOC系统中，空间光-单模光纤耦合效率及稳定度直接影响接收机的性能。其耦合效率受到静态角度偏差、随机角度抖动误差、大气湍流像差和光纤的视轴对准偏差等因素的影响。本文利用二维纳米PZT定位台来实时动态调整耦合光纤的位位置，结合光栅 扫描算法搭建了大幅面的自适应耦合系统。对于1550 nm的信号光和单模光纤进行了自动耦合实验，实验结果清晰地反映了整个耦合过程。通过实验结果发现：本系统可自动完成精确对准过程并且将耦合后的光功率持续稳定在一个较高水平。在110× 110 μm2范围内，扫描点设置为8×8时，最佳耦合点的耦合效率为43.4%，较未自动对准时提升了10.6%。在稳定跟踪过程中，耦合效率稳定在43.6%，方差为0.00988。实验结果表明了本方案切实可行、实用性高，系统扫描范围大、结构稳定，对于空间光-单模光纤的自动耦合方案的研究具有重要的意义。