[發明專利]一種激光光束指向測量裝置和方法

有效

• 申請號: 201910933390.0
• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN110702218B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 展月英;熊建;張春暉;熊蛟;石紫元;孫揚
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間應用工程與技術中心
• 主分類號: G01J1/00
• 分類號: G01J1/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 陳振玉

本發明涉及一種激光光束指向測量裝置和方法，涉及激光光束指向測量領域。該裝置包括：縮束鏡組M4、第一分束鏡M1、第二分束鏡M2、后向反射鏡M3和相機系統M5；所述縮束鏡組的主光軸、所述第一分束鏡M1的中心和第二分束鏡M2的中心在一條直線上；通過所述裝置去探測和顯示入射的激光的光斑，并根據連續光斑的坐標信息，計算光束指向，能夠同時計算出角漂和平漂。同時沒有使用反射鏡，也就避免了因反射鏡調節不精確帶來的誤差；沒有使用聚焦透鏡，避免了光軸沒有對齊以及相機放置位置不能準確位于焦點處帶來的誤差。

技術領域

本發明涉及激光光束指向測量領域，尤其涉及一種激光光束指向測量裝置和方法。

背景技術

在專利201710934170.0《一種激光器光束指向穩定性測量裝置》提出了一種測量光束指向角度信息的裝置。通過被測光束經過f-theta場鏡1和光強調節器2后入射在圖像采集單元3的探測面中心附近，圖像采集單元3的探測面位于f-theta場鏡1的后焦平面上，獲得被測激光器發射的激光光斑。然后上位機根據圖像采集單元3采集到的圖像信息計算激光光束指向穩定性的角度信息。二維平移臺5是用來調整相機位置使得相機中心位于和場鏡1光軸對齊。入射光束的指向包含了上/下平移、左/右平移、入射角和旋轉角等四個維度信息，該專利方案只能測量角漂，不能測量平漂。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中測量光束指向角度信息的裝置的不足，提供一種激光光束指向測量裝置和方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種激光光束指向測量裝置，包括：縮束鏡組、第一分束鏡、第二分束鏡、后向反射鏡和相機系統；所述縮束鏡組的主光軸、所述第一分束鏡的中心和第二分束鏡的中心在一條直線上；

所述縮束鏡組，用于縮小入射激光的光束直徑；

所述第一分束鏡，用于根據第一預設分束比將入射激光分為兩束，其中一束傳播到所述相機系統，另一束傳播到所述第二分束鏡；

所述第二分束鏡，用于根據第二預設分束比將入射的激光分為兩束，其中一束傳播進入所述后向反射鏡；

所述后向反射鏡，用于將入射的光束反射后傳播到所述相機系統中，反射方向與入射方向平行，方向相反，所述入射方向的光束與所述后向反射鏡的距離為l3、所述反射方向的光束與所述后向反射鏡的距離為l6，l3＝l6；

所述相機系統，用于探測和顯示所述入射的激光的光斑；還用于根據連續光斑的坐標信息，計算光束指向。

本發明的有益效果是：通過縮束鏡組、第一分束鏡、第二分束鏡、后向反射鏡、相機系統在一起的裝置，探測和顯示所述入射的激光的光斑，并根據連續光斑的坐標信息，計算光束指向，能夠同時計算出角漂和平漂。同時沒有使用反射鏡，也就避免了因反射鏡調節不精確帶來的誤差；沒有使用聚焦透鏡，避免了光軸沒有對齊以及相機放置位置不能準確位于焦點處帶來的誤差，也降低了該測量系統的構造難度,使用較少的光學元件，使得該光束指向測量系統的實現難度和測量誤差大大降低,只采用一個探測器就能實現四個維度信息的測量，不需要再加圖像采集卡，直接連接電腦即可，降低了測量成本。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步地，所述相機系統具體用于接收連續的光斑，所述光斑包括第一光斑和第二光斑，獲取所述第一光斑的橫坐標x₁和縱坐標y₁，所述第二光斑的橫坐標x₂和縱坐標y₂；還具體用于，當入射光束僅存在入射角時，根據x₂和y₂計算入射角；還具體用于，當入射光束僅存在旋轉角時，根據x₂和y₂計算旋轉角；

還具體用于，當入射光束僅存在Y方向上的平移時，根據y₂計算Y軸平移量；