[發明專利]基于立方棱鏡的激光發射軸與機械基準面夾角的測量方法

有效

• 申請號: 201010611244.5
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN102162729A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 韓琦琦;于思源;馬晶;譚立英;俞建杰;楊玉強;趙生
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G01B11/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種基于立方棱鏡的激光發射軸與機械基準面夾角的測量方法，屬于空間光通信技術領域。

背景技術

空間光通信終端的光束發散角極小、指向控制精度要求高，因此在空間光通信系統的研制過程中，光通信終端的發射光軸與光通信終端機械承載平臺的基準面間的夾角需要準確測量。目前大多數光學系統對光學軸與機械軸間的角度差要求并不嚴格，不需要對其間的差異進行測量，因此目前尚缺乏針對空間光通信終端發射光軸與機械基準面之間夾角的測量方法。

發明內容

本發明的目的是為了測量空間光通信終端的發射光軸與機械基準面之間的夾角，設計了一種基于立方棱鏡的激光發射軸與機械基準面夾角的測量方法。

本發明的測量方法為：

將立方棱鏡粘接于被測光通信終端的機械基準面上，使立方棱鏡的前反射面與被測光通信終端的機械基準面平行，采用自準直儀發射激光光束，使所述激光光束經半透半反鏡反射后入射到立方棱鏡的前反射面，通過調整自準直儀的角度，使經立方棱鏡的前反射面反射的反射光束與其入射光束相重合，確定出被測光通信終端的機械基準面軸線；

所述立方棱鏡反射回的光束經半透半反鏡透射，并經長焦透鏡聚集后在CCD探測器上成點像，記錄CCD探測器的第一次光斑位置讀數，并關閉自準直儀；

然后控制被測光通信終端的激光器輸出光束，所述激光器的輸出光束經長焦透鏡聚集后在CCD探測器上成點像，記錄CCD探測器的第二次光斑位置讀數；

根據CCD探測器的兩次光斑位置讀數進行計算，獲得被測光通信終端激光器輸出光束的發射軸與所述機械基準面在方位方向的夾角和在俯仰方向的夾角。

本發明的優點是：本發明方法利用立方棱鏡、自準直儀、長焦透鏡與CCD探測器精確確定出被測光通信終端機械基準面軸線及激光器輸出光束的發射軸線，進而精確得出機械基準面軸線與激光器輸出光束的發射軸線間的夾角，其精度優于0.1μrad。

本發明方法測量精度高、成體低，易于實現，在空間光通信系統的研制過程中具有極大的應用價值。

附圖說明

圖1為確定被測光通信終端的機械基準面軸線的方法示意圖；

圖2為被測光通信終端激光器輸出光束的發射軸的測量方法示意圖；

圖3為CCD探測器的成像面上成點像的原理示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述的測量方法為：

將立方棱鏡1粘接于被測光通信終端2的機械基準面上，使立方棱鏡1的前反射面與被測光通信終端2的機械基準面平行，采用自準直儀3對其精度有要求的話，請給出參數發射激光光束，使所述激光光束經半透半反鏡4反射后入射到立方棱鏡1的前反射面，通過調整自準直儀3的角度，使經立方棱鏡1的前反射面反射的反射光束與其入射光束相重合，確定出被測光通信終端2的機械基準面軸線；

所述立方棱鏡1反射回的光束經半透半反鏡4透射，并經長焦透鏡5聚集后在CCD探測器6上成點像，記錄CCD探測器6的第一次光斑位置讀數，并關閉自準直儀3；

然后控制被測光通信終端2的激光器2-1輸出光束，所述激光器2-1的輸出光束經長焦透鏡5聚集后在CCD探測器6上成點像，記錄CCD探測器6的第二次光斑位置讀數；

根據CCD探測器6的兩次光斑位置讀數進行計算，獲得被測光通信終端2激光器2-1輸出光束的發射軸與所述機械基準面在方位方向的夾角和在俯仰方向的夾角。

本實施方式提供了一種簡潔的空間光通信終端激光發射軸與機械基準面夾角的精確測量方法。將立方棱鏡1粘接于被測光通信終端2的機械基準面上，則立方棱鏡1的前反射面與機械基準面平行；通過調整自準直儀3的角度，使半透半反鏡4的反射光束與立方棱鏡1反射回的光束相重合，此時入射到長焦透鏡5的光束與所述機械基準面的軸線相重合，即確定了被測光通信終端2的機械基準面軸線。

具體實施方式二：下面結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一的進一步說明，所述CCD探測器6位于長焦透鏡5的焦平面上。

具體實施方式三：下面結合圖3說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一或二的進一步說明，所述根據CCD探測器6的兩次光斑位置讀數進行計算的方法為：設定CCD探測器6的第一次光斑位置讀數為(X0，Y0)，第二次光斑位置讀數為(X1，Y1)，計算被測光通信終端2激光器2-1輸出光束的發射軸與所述機械基準面在方位方向的夾角α為：