[實用新型]角錐棱鏡回射光斑定位精度檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721772364.7
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN207636023U
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 阮萍;張福瑞;韓俊鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

為了解決現(xiàn)有角錐棱鏡回射光斑定位精度檢測裝置精度較低、設(shè)計難度高的問題，本實用新型提供了一種檢測精度高、設(shè)計簡單的角錐棱鏡回射光斑定位精度檢測裝置。本實用新型首先對光路光軸進行標校以減小系統(tǒng)誤差對檢測精度的影響，然后通過振動模擬平臺模擬不同星上振動情況，采用刷新率高的四象限探測器作為探測元件實現(xiàn)了光斑中心位置誤差的高精度測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于空間激光通信領(lǐng)域，涉及一種光斑位置檢測裝置與方法，具體涉及一種角錐棱鏡回射光斑定位精度檢測裝置。

背景技術(shù)

角錐棱鏡是一種高精度逆向反射光學(xué)元件，因為其具有很好的光束回射特性，而被廣泛應(yīng)用在合作目標的激光測距、空間激光通信中。在空間激光通信粗、精跟蹤光路光軸的標校中，角錐反射器起著非常重要的作用，其回射光斑的性質(zhì)決定了在軌光通信衛(wèi)星粗精跟蹤視軸的指向誤差，最終影響到空間激光通信的質(zhì)量。

空間激光通信中，造成角錐棱鏡回射光斑定位誤差的原因有多種，如星上高頻振動造成的誤差、角錐棱鏡綜合角誤差、角錐棱鏡后向衍射造成回射光斑能量不均勻分布等。目前采用的角錐棱鏡光斑定位精度檢測裝置是基于CCD(Charge-coupled Device)的自準直法。由于CCD像素響應(yīng)度不均、刷新率低等問題，造成檢測精度低、在高頻振動的模擬環(huán)境下不適用。另外，自準直法需要獲得兩個光斑并進行對比，但是由于檢測時兩個光斑不能有重疊，需要對CCD探測器進行“開窗”處理，增加了裝置的設(shè)計難度。

實用新型內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有角錐棱鏡回射光斑定位精度檢測裝置精度較低、設(shè)計難度高的問題，本實用新型提供了一種檢測精度高、設(shè)計簡單的角錐棱鏡回射光斑定位精度檢測裝置。

本實用新型的技術(shù)方案是：

角錐棱鏡回射光斑定位精度檢測裝置，包括數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；其特殊之處在于：

還包括沿同一光路依次設(shè)置的激光器、擴束準直光學(xué)系統(tǒng)、光闌和分光鏡；

激光器與擴束準直光學(xué)系統(tǒng)通過光纖連接；

光闌的開口大于等于待測角錐棱鏡的口徑；

定義分光鏡面向光闌的面為第一入射面，另一面為第二入射面；在分光鏡第一入射面的反射光路上，設(shè)置有平面反射鏡，在分光鏡第二入射面的反射光路上依次設(shè)置有匯聚透鏡和與所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)相連的四象限探測器；四象限探測器位于匯聚透鏡的焦面上；

振動模擬平臺用于固定放置待測角錐棱鏡和所述激光器、擴束準直光學(xué)系統(tǒng)、光闌、分光鏡、匯聚透鏡和四象限探測器，并提供模擬的星上振動環(huán)境；

定義光闌輸出光路光軸方向為Y軸正向，從分光鏡入射至匯聚透鏡的光束光軸方向為Z軸負向，根據(jù)左手坐標系確定X軸正向；將四象限探測器靶面的四個像元中任一個記為A像元，以A像元為起點逆時鐘順序編號，依次記為B像元、C像元和D像元，四象限探測器通過六自由度調(diào)節(jié)平臺安裝在所述振動模擬平臺上，其位置和姿態(tài)應(yīng)使得所述A像元和B像元的分割線與X軸和Y軸的夾角均為45°；

數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)采集所述四象限探測器四個像元的輸出電流值，采用對角算法計算待測角錐棱鏡的回射光斑定位精度。

進一步地，所述激光器、擴束準直光學(xué)系統(tǒng)、光闌、分光鏡、待測角錐棱鏡、匯聚透鏡和四象限探測器與振動模擬平臺均為剛性連接。

本實用新型的優(yōu)點是：

考慮到激光器輸出的光能量分布為高斯光，輸入光的平行度將會影響到四象限探測器靶面光能量的分布，因此本實用新型將激光器與擴束準直系統(tǒng)采用光纖連接，以獲取較優(yōu)質(zhì)的高斯分布平行光；

通過先標校后檢測的方法，消除了系統(tǒng)誤差的干擾，提高了檢測精度；