[發(fā)明專利]一種利用球面鏡反射測量光斑漂移和光束抖動(dòng)的方法

在審

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• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號(hào): CN107390202A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳鵬飛;賈璐瑤;張啟東
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/52
• 分類號(hào): G01S7/52
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所61214
• 代理人: 楊璐

1.一種利用球面鏡反射測量光斑漂移和光束抖動(dòng)的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1、用激光聚焦系統(tǒng)把激光束匯聚成微小的光點(diǎn)；

步驟2、利用擴(kuò)束系統(tǒng)對步驟1中激光聚焦系統(tǒng)輸出的光束實(shí)行擴(kuò)束；

步驟3、為了改善光束的方向性，壓縮經(jīng)步驟2擴(kuò)束后的激光束的發(fā)散角，構(gòu)建激光準(zhǔn)直系統(tǒng)；

步驟4、將反射定律視為折射定律在n＝-n′時(shí)的特殊情況，計(jì)算步驟3中光屏上形成的光斑直徑；

步驟5、根據(jù)步驟4中的原理建立球面鏡反射模型，將光屏上的光斑近似為橢圓，計(jì)算出球面反射得到的光斑短軸長度和長軸的長度，從而得到光斑的漂移量和光束的抖動(dòng)量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用球面鏡反射測量光斑漂移和光束抖動(dòng)的方法，其特征在于，在所述步驟2中：所述擴(kuò)束系統(tǒng)為開普勒型擴(kuò)束系統(tǒng)或伽利略型擴(kuò)束系統(tǒng)；

所述開普勒型擴(kuò)束系統(tǒng)，中間有聚焦點(diǎn)，加小孔光柵，使光束的高斯型光強(qiáng)分布的峰值部分通過，能得到受高斯型光強(qiáng)分布影響更小的擴(kuò)展光束；

所述伽利略型擴(kuò)束系統(tǒng)，它的輸出仍是以光強(qiáng)分布的高斯型擴(kuò)展光束；

所述開普勒型擴(kuò)束系統(tǒng)和伽利略型擴(kuò)束系統(tǒng)擴(kuò)束前、后的光束孔徑比如下：

D2D1=|f1′||f2′|---(1);]]>

在式(1)中：f₁′為透鏡L₁的焦距，f₂′為透鏡L₂的焦距；

對于激光聚焦系統(tǒng)發(fā)射的光束，要采用棱鏡系統(tǒng)進(jìn)行糾正后再擴(kuò)束。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用球面鏡反射測量光斑漂移和光束抖動(dòng)的方法，其特征在于，所述步驟3具體按照以下方法實(shí)施：

對于測距用的激光雷達(dá)，其發(fā)射激光束的發(fā)射角控制在5×10^-4rad以內(nèi)，其光束傳送1km時(shí)，擴(kuò)散的直徑為50cm，在距10km處為5m；若激光聚焦系統(tǒng)的發(fā)散角為0.0036rad，則要用角倍率為0.14的非球面柱透鏡系統(tǒng)來壓縮發(fā)散角，即為激光準(zhǔn)直系統(tǒng)；

激光準(zhǔn)直系統(tǒng)的角放大率按照如下算法獲得：

γ=D1D2=2u′2u---(2);]]>

在式(2)中：D₁是激光準(zhǔn)直系統(tǒng)的入射光瞳直徑，即激光光束射出時(shí)的口徑；D₂是激光準(zhǔn)直系統(tǒng)的出射光瞳直徑；2u為光束入射到激光準(zhǔn)直系統(tǒng)上的視場角，即發(fā)散角；2u′是激光準(zhǔn)直系統(tǒng)出射的視場角，即被壓縮后的發(fā)散角；

激光束通過激光準(zhǔn)直系統(tǒng)后在光屏上形成的光斑直徑如下：

D′＝D₂-2l′tanu′≈2l′u′(3)；

在式(3)中：l′為準(zhǔn)直系統(tǒng)到目標(biāo)的距離；

經(jīng)過兩次反射后光束的發(fā)散角從u變?yōu)閡′。