[發(fā)明專利]一種大角度的快速反射鏡跟蹤系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110328276.9
• 申請(qǐng)日: 2011-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN102368162A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐濤;任戈;扈弘毅;黃永梅;傅承毓;包啟亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G05D3/12
• 分類號(hào): G05D3/12;G02B7/198
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 許玉明;顧煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光束控制領(lǐng)域，具體涉及一種大角度的快速反射鏡跟蹤系統(tǒng)，可用于高精度跟蹤系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在很多精密的光束校正領(lǐng)域既需要大角度偏轉(zhuǎn)，又需要高精度跟蹤，這就需要高閉環(huán)帶寬、大角度偏轉(zhuǎn)的快速反射鏡。通常采用一塊快速反射鏡很難滿足這個(gè)要求。這主要因?yàn)槭芟抻诳焖俜瓷溏R的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：采用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的鏡子響應(yīng)頻率高，可實(shí)現(xiàn)高帶寬，但轉(zhuǎn)角有限；采用音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)的鏡子轉(zhuǎn)角范圍大，但是響應(yīng)頻率低，難于實(shí)現(xiàn)高帶寬。

如果將上述2種類型的鏡子組合用于光路中，目前的方法是將壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的鏡子及其探測(cè)系統(tǒng)放在音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)的鏡子后續(xù)光路中，采用2個(gè)獨(dú)立的探測(cè)系統(tǒng)，2塊鏡子各自閉環(huán)互不影響。這使得系統(tǒng)復(fù)雜，并且影響光束質(zhì)量和探測(cè)精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題為：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種大角度的快速反射鏡跟蹤系統(tǒng)，利用一個(gè)位置探測(cè)器提供的位置信息實(shí)現(xiàn)同一光路中2塊快速反射鏡閉環(huán)，且2塊快速反射鏡M1、M2偏轉(zhuǎn)互不耦合，從而提高光束質(zhì)量和探測(cè)精度。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題提供的技術(shù)方案為：一種大角度的快速反射鏡跟蹤系統(tǒng)，該跟蹤系統(tǒng)由高分辨率小角度的快速反射鏡M1、分光鏡M3、CCD圖象探測(cè)系統(tǒng)、低分辨率大角度的快速反射鏡M2、信標(biāo)激光器組成，所有的部件都安裝于同一平臺(tái)上，其光學(xué)位置關(guān)系為：目標(biāo)光依次經(jīng)過(guò)低分辨率大角度的快速反射鏡M2、高分辨率小角度的快速反射鏡M1反射，再透過(guò)分光鏡M3到達(dá)CCD圖象探測(cè)系統(tǒng)；信標(biāo)激光器發(fā)射光依次透過(guò)分光鏡M3、低分辨率大角度的快速反射鏡M2、高分辨率小角度的快速反射鏡M1反射到達(dá)目標(biāo)，其中，M2、M1的位置可以互換；信標(biāo)激光器光軸與探測(cè)光軸相交于高分辨率小角度的快速反射鏡M1中心點(diǎn)；分光鏡M3用于將目標(biāo)光和信標(biāo)激光器發(fā)射光分開，實(shí)現(xiàn)信標(biāo)激光高反射，目標(biāo)光透過(guò)；其中，

高分辨率小角度的快速反射鏡M1、低分辨率大角度的快速反射鏡M2的控制系統(tǒng)分別包含功率驅(qū)動(dòng)、控制板卡、高精度采集單元、驅(qū)動(dòng)電源；高精度采集單元包括模擬電路預(yù)處理單元、A/D和D/A；CCD圖象探測(cè)系統(tǒng)是提供光學(xué)位置偏差的系統(tǒng)，可以通過(guò)串口將位置偏差送給控制板卡；高分辨率小角度的快速反射鏡M1上安裝有測(cè)角位置偏轉(zhuǎn)的應(yīng)變片，經(jīng)過(guò)高精度采集單元可以將應(yīng)變片的變化量轉(zhuǎn)為為數(shù)字量，通過(guò)串口送給控制板卡；利用位置偏差以及應(yīng)變片的變化量就可以實(shí)現(xiàn)高分辨率小角度的快速反射鏡M1、低分辨率大角度的快速反射鏡M2的控制；以及：

該跟蹤系統(tǒng)具有下面2種控制方式之一：

控制方式1：高分辨率小角度的快速反射鏡M1直接利用CCD圖象探測(cè)系統(tǒng)提供的位置偏差進(jìn)行閉環(huán)，低分辨率大角度的快速反射鏡M2閉環(huán)信號(hào)為位置偏差和高分辨率小角度的快速反射鏡M1的偏轉(zhuǎn)角之和；

控制方式2：低分辨率大角度的快速反射鏡M2閉環(huán)信號(hào)為高分辨率小角度的快速反射鏡M1的偏轉(zhuǎn)角。

無(wú)論哪種控制方式應(yīng)滿足下面2個(gè)基本要求：

1)低分辨率大角度的快速反射鏡M2的閉環(huán)角度分辨率應(yīng)遠(yuǎn)小于高分辨率小角度的快速反射鏡M1最大偏轉(zhuǎn)角；

2)低分辨率大角度的快速反射鏡M2的閉環(huán)帶寬應(yīng)不大于高分辨率小角度的快速反射鏡M1閉環(huán)誤差抑制帶寬；

也就是利用一個(gè)位置探測(cè)器提供的位置信息實(shí)現(xiàn)2塊共光路的快速反射鏡閉環(huán)，互不耦合偏轉(zhuǎn)，達(dá)到了高精度大角度的跟蹤功能。

進(jìn)一步的，所述的高分辨率小角度的快速反射鏡M1可以選擇偏轉(zhuǎn)范圍為一個(gè)～幾個(gè)角分，低分辨率大角度的快速反射鏡M2的偏轉(zhuǎn)范圍可以為十幾～幾百角分。

進(jìn)一步的，所述的高分辨率小角度的快速反射鏡M1可以采用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的快速反射鏡，閉環(huán)精度小于μrad級(jí)；低分辨率大角度的快速反射鏡M2可以采用音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)的快速反射鏡，閉環(huán)精度為幾個(gè)～幾十個(gè)μrad級(jí)，同時(shí)低分辨率大角度的快速反射鏡M2的閉環(huán)帶寬應(yīng)遠(yuǎn)小于高分辨率小角度的快速反射鏡M1的閉環(huán)帶寬。

進(jìn)一步的，所述的CCD圖象探測(cè)系統(tǒng)可以是其他位置探測(cè)器：位置敏感探測(cè)器(PSD)或四象限位置探測(cè)器。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)大角度(M2的最大轉(zhuǎn)角)高精度跟蹤；方式1對(duì)位置偏差的跟蹤精度為M1、M2的誤差抑制能力之積。方式2對(duì)位置偏差的跟蹤精度就是M1的誤差抑制能力。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明光束裝置光路示意圖；

圖2為本發(fā)明光束裝置控制結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式