[發明專利]一種應用于拼接望遠鏡的光電檢測系統及其快速共相調節方法

有效

• 申請號: 201711167303.2
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN107966280B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 李斌;劉燕德;吳建
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: G01M11/04
• 分類號: G01M11/04;G02B27/10
• 代理公司: 南昌華成聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 36126
• 代理人: 張建新

一種應用于拼接望遠鏡的光電檢測系統，包括準直透鏡、小拼接鏡、4f系統、分光鏡、濾光片、拼接鏡MASK、夏克哈特曼波前探測器、成像系統和控制系統。利用該光電檢測系統，通過夏克哈特曼波前探測器獲得相鄰拼接子鏡間遠場光斑信息，并利用雙波長檢測方法快速計算相鄰子鏡間的平移(piston)誤差；通過控制系統快速調節小拼接鏡piston誤差，從而達到快速共相調節的piston誤差目的；該系統通過調節小拼接鏡而不是調節拼接鏡本身來達到快速調節拼接鏡系統piston誤差的目的。

技術領域

本發明涉及光電檢測系統，具體涉及一種用于拼接鏡的光電檢測系統和快速共相調節方法。

背景技術

望遠鏡分辨率與大氣湍流、望遠鏡口徑和觀測光波長大小等因素有關。若忽略大氣湍流等因素的影響，且觀測光波長大小一定時，為了探測到更加遙遠、更加暗的天體，望遠鏡的口徑就需不斷增加。目前制作大口徑望遠鏡有三種設計方案：薄主鏡、蜂窩鏡和拼接鏡。但由于制造技術、加工成本、風險因素等方面的原因，單塊口徑的光學望遠鏡不能無限增大。目前單塊光學望遠鏡主鏡口徑極限為8.4m。若要制造更大口徑的光學望遠鏡，就需采用拼接鏡技術。但是使用拼接鏡技術也會帶來許多新的挑戰，其中最重要的就是各子鏡間的平移誤差(piston)的檢測問題。只有當拼接鏡共相時，才能達到與相同口徑的單鏡面主鏡系統相當的成像質量。為了使拼接式望遠鏡得到良好的像質，系統的piston誤差需要控制在100nm.

目前，在運行的10米級拼接望遠鏡(美國夏威夷keck望遠鏡和西班牙GTC望遠鏡)以及即將建成的30米拼接望遠鏡(美國TMT望遠鏡)和39米拼接望遠鏡(歐洲南方天文臺E-ELT望遠鏡)都是通過調節拼接望遠鏡主鏡的piston誤差來達到共相調節的目的。但由于單塊拼接子鏡的口徑都在1米以上，其動量以及共振頻率低，使得調節共相調節的速度低。使得拼接望遠鏡不能實現快速共相的目的，從而不能實現快速觀測物體的目的。

現有技術參考文件：(1)授權公告號為CN 101694414 B的發明專利；(2)公開號為CN 101276056A的發明專利申請；(3)李斌.拼接鏡共相檢測技術研究[D].北京.中國科學院研究生院.2017。

發明內容

針對拼接鏡系統共相調節速度慢的問題，本發明的目的在于提供一種應用于拼接鏡快速共相調節的光電檢測系統。該光電檢測系統利用在拼接望遠鏡主鏡共軛面放置一小拼接鏡，通過利用雙波長檢測方法達到快速檢測拼接鏡piston誤差的目的，通過快速調節小拼接鏡piston誤差，達到了快速調節望遠鏡系統中piston誤差的目的。

本發明解決問題的技術方案是：

一種應用于拼接望遠鏡的光電檢測系統，包括準直透鏡、小拼接鏡、4f系統、第一分光棱鏡、拼接鏡MASK、第二分光棱鏡、第一窄帶濾光片、第一夏克哈特曼波前探測器、第二窄帶濾光片、第二夏克哈特曼波前探測器、第三分光棱鏡、第三夏克哈特曼波前探測器、成像系統、壓電陶瓷促動器和控制系統；

小拼接鏡設置于拼接望遠鏡的共軛面上，拼接望遠鏡與小拼接鏡之間設置準直透鏡，其中小拼接鏡的子鏡塊數與拼接望遠鏡的子鏡塊數相同；準直透鏡用于將拼接望遠鏡接受的光變為平行光后射到小拼接鏡上，小拼接鏡用于將從準直透鏡出來的平行光反射到4f系統；

小拼接鏡和第一分光棱鏡之間設置4f系統，第一分光棱鏡分光的兩個方向分別設置第二分光棱鏡和第三分光棱鏡；第一分光棱鏡和第二分光棱鏡之間設置有拼接鏡MASK；

第二分光棱鏡分光的兩個方向分別設置第一夏克哈特曼波前探測器和第二夏克哈特曼波前探測器；第一夏克哈特曼波前探測器和第二夏克哈特曼波前探測器之間設置有第一濾光片；

第三分光棱鏡分光的兩個方向分別設置第三夏克哈特曼波前探測器和成像系統；

壓電陶瓷促動器與小拼接鏡相連接，用于驅動小拼接鏡移動；