[實(shí)用新型]一種光斑質(zhì)心提取精度的測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201620751500.3
• 申請日: 2016-07-18
• 公開（公告）號: CN206283504U
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳少杰;王建宇;張亮;舒嶸;賈建軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號: H04B10/073
• 分類號: H04B10/073
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司31213
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域：

本專利涉及高精度的系統(tǒng)精度測量，具體涉及一種光斑質(zhì)心提取精度的測量，可用于空間激光通信的捕獲、跟蹤和瞄準(zhǔn)系統(tǒng)中跟瞄精度的測試以及相應(yīng)系統(tǒng)的集成和裝調(diào)。

背景技術(shù)：

衛(wèi)星激光通信的核心技術(shù)是捕獲、跟蹤和瞄準(zhǔn)技術(shù)，而微弧度量級的跟瞄技術(shù)為其中的難點(diǎn)。一套衛(wèi)星激光通信端機(jī)研制成功以后，在正式發(fā)射之前要對其性能進(jìn)行測試和評估，其中端機(jī)的信標(biāo)光斑質(zhì)心提取精度是重要的指標(biāo)。然而存在以下問題導(dǎo)致難以測量其信標(biāo)光斑質(zhì)心提取的精度：

1.一般的衛(wèi)星端機(jī)的信標(biāo)光斑質(zhì)心提取精度要達(dá)到亞微弧度水平，根據(jù)測試的原則，質(zhì)心提取精度的測試裝置的精度要達(dá)到1urad以內(nèi)，這給測試裝置提出了很高的要求。

2.實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的測試平臺本身存在十幾乃至幾十urad量級的不規(guī)則振動(dòng)，對于要測量亞微弧度量級的光斑質(zhì)心提取精度，此不規(guī)則振動(dòng)會(huì)給測量系統(tǒng)的引入極大的誤差。

發(fā)明內(nèi)容：

為了解決背景技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本專利采用了位移高頻調(diào)制的方法，由激光器、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的快速反射鏡、平行光管等模擬產(chǎn)生遠(yuǎn)距離的高頻率小幅度的光源位移，而光源位移幅值和頻率是事先設(shè)置好的，再由光斑質(zhì)心提取系統(tǒng)對其探測，探測所得的數(shù)據(jù)由工作計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理即可獲得待測光斑質(zhì)心的提取精度。

本專利一種高精度的光斑質(zhì)心提取精度的測量裝置包括：平行光管1，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2，反射鏡3，激光器4以及工作計(jì)算機(jī)5。

所述的測量裝置放置在穩(wěn)定平臺上，并與穩(wěn)定平臺剛性連接；所述的平行光管1光軸與待測系統(tǒng)光軸等高且處于同一直線上；所述的激光器4發(fā)出的光經(jīng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2驅(qū)動(dòng)的反射鏡3反射進(jìn)入平行光管1，由平行光管1模擬出平行光束，待測系統(tǒng)接收平行光，將其在系統(tǒng)中形成光斑質(zhì)心信息后傳輸給工作計(jì)算機(jī)5，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2的驅(qū)動(dòng)生成的反射鏡3的擺動(dòng)信息同時(shí)傳輸給工作計(jì)算機(jī)5，最后由工作計(jì)算機(jī)5進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得出待測系統(tǒng)的光斑質(zhì)心提取精度。

光斑質(zhì)心提取精度的測量方法的測量步驟如下：

1)精確高頻位移的生成：使用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2驅(qū)動(dòng)反射鏡3生成頻率為X的高頻擺動(dòng)角θ，激光器4光發(fā)射端離反射鏡3距離為L，可生成精確的頻率為X的高頻線位移2θL；

2)測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理：在工作計(jì)算機(jī)5中，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2驅(qū)動(dòng)的反射鏡3生成的模擬光源的位移與時(shí)間的關(guān)系數(shù)據(jù)，與待測系統(tǒng)對此位移的探測所得的位移與時(shí)間的關(guān)系數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，并對所得的差值進(jìn)行評估，得到待測系統(tǒng)的靈敏度和精度。

本專利有如下有益效果：

1.壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器高頻特性好，執(zhí)行精度高，使用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的發(fā)射鏡作為精確um量級位移的生成源，可生成高精度、高頻率的反射鏡擺動(dòng)，復(fù)合測試系統(tǒng)精度需求。

2.高頻的精確的微量級位移與測試平臺的低頻不規(guī)則擾動(dòng)在頻域上區(qū)分開來，能夠有效地減小測試平臺的不規(guī)則擾動(dòng)對測試精度的影響。

3.系統(tǒng)集成性較高，具有高性能，高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明：

圖1是光斑質(zhì)心提取精度的測試系統(tǒng)原理圖。圖中：1.平行光管；2.壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器；3.反射鏡；4.激光器；5.工作計(jì)算機(jī)。

圖2是壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器作為驅(qū)動(dòng)源，結(jié)合激光器和反射鏡，生成高頻的精確位移信息。

圖3是壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)反射鏡的擺動(dòng)曲線。

圖4是系統(tǒng)模擬生成的高頻的微位移。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對本專利的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的說明：

本專利一種高精度的光斑質(zhì)心提取精度的測量方法的裝置如附圖1所示，使用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)反射鏡生成高頻的擺動(dòng)，如附圖2所示，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器選用PI公司生產(chǎn)的S220.8SL系列，其機(jī)械偏角范圍為±5mrad,執(zhí)行分辨率在1urad以下。激光器發(fā)射的光束經(jīng)過2cm的光程后到達(dá)反射鏡，反射鏡的擺動(dòng)信息如圖3所示，頻率為100Hz，擺動(dòng)最大角度為25urad，模擬產(chǎn)生了光源的線位移如圖4所示，線位移大小為1um，頻100Hz，經(jīng)過17m的平行光管后，模擬產(chǎn)生0.058urad的100Hz光源角振動(dòng)，如圖1所示，由與平行光管中心軸線重合的待測系統(tǒng)進(jìn)行探測，所探測的光斑質(zhì)心信息同模擬出的光源的微位移信息傳入工作計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而得出靜態(tài)條件下待測系統(tǒng)的光斑質(zhì)心提取精度。