[發明專利]一種能自適應校正裝調誤差的四象限傾斜跟蹤傳感器

有效

• 申請號: 201310538286.4
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN103630250A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 馬曉燠;饒長輝;鮮浩;魏凱;田雨
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;李新華

技術領域

本發明涉及一種四象限傾斜跟蹤傳感器，特別是一種能自適應校正裝調誤差的四象限傾斜跟蹤傳感器。

背景技術

天文望遠鏡是觀測天體的重要手段，沒有天文望遠鏡的誕生和發展，就沒有現代天文學。目前，隨著天文望遠鏡各方面性能的改進和提高，天文學也正經歷著巨大的飛躍，迅速推進著人類對宇宙的認識，從而幫助人類對自身和社會的認識。

由于天體發出的平面波需要透過20千米的大氣湍流層這一隨機信道后才能被望遠鏡接收，大氣湍流在時間和空間的不穩定會造成平面波扭曲，導致天文望遠鏡在成像過程中的相位錯誤，從而影響天文望遠鏡的角分辨率。1953年，H.W.Babcock提出了能夠動態補償由大氣湍流或其他因素造成的成像過程中波前畸變的自適應光學技術，其核心就是使光學系統具有自動適應環境變化，克服動態擾動，保持理想性能的能力。

在光波波前相位誤差中，波前整體傾斜占全部相位誤差的87%左右，通常采用波前傾斜校正系統來消除由于波前整體傾斜引起的天體目標圖像抖動。波前傾斜校正系統通常由波前傾斜傳感器、波前傾斜處理機和傾斜鏡三部分組成，其中波前傾斜傳感器用于測量目標波前的波前傾斜量。由于四象限探測器具有高幀頻、高靈敏度和低噪聲的特點，因此通常將四象限探測器、成像透鏡和斜率計算器結合起來形成四象限波前傾斜跟蹤傳感器，并應用在波前傾斜校正系統中提供待測波前的整體斜率量

根據文獻（馬曉燠，鄭翰清，饒長輝，“自適應光學系統中哈特曼波前傳感器光斑質心的最佳標定位置”光電工程，2009年，V36（4），22-26）的結論，當且僅當標準平面波經過成像透鏡形成的光斑質心位于四象限探測器的原點位置時，四象限傾斜跟蹤探測器具有無采樣誤差、最大靈敏度和最大開環動態范圍的特點，因此四象限傾斜探測器的基準位置必須在四象限探測器的原點。又根據天文望遠鏡的成像要求，傾斜跟蹤傳感器的探測精度必須達到亞波長量級，因此四象限探測器的裝調精度就要求達到亞微米量級。

四象限傾斜跟蹤傳感器一般由成像透鏡、四象限探測器和斜率計算器組成，其中四象限探測器的光敏面與成像透鏡的焦面重合，四象限探測器的原點成像透鏡的焦點重合。四象限傾斜跟蹤傳感器工作原理是：當待測波前的整體傾斜不為0時，待測波前經過成像透鏡后形成的光斑的質心會偏離四象限探測器的原點，從而使四象限探測器的四路輸出信號不相等，利用質心計算公式（如式1所示），斜率計算器可以計算出光斑的質心偏移量。