[發明專利]一種基于偏振分光的反射望遠鏡光軸監測的光校裝置

在審

• 申請號: 201911093500.3
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110793756A
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 劉強;王欣;黃庚華;何志平;舒嶸
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G02B27/30
• 代理公司: 31311 上海滬慧律師事務所
• 代理人: 郭英

1.一種基于偏振分光的反射望遠鏡光軸監測的光校裝置，包括光纖光源(1)，準直透鏡(2)，分光棱鏡(3)，偏振分光棱鏡(4)，一號平行平板(5)，四分之一波片(6)，角錐棱鏡(7)，二號平行平板(8)，匯聚透鏡(9)，探測器(10)，其特征在于：

所述的光纖光源(1)的光纖出射點位于準直透鏡(2)的焦面上，由準直透鏡(2)準直的平行光經過分光棱鏡(3)到達偏振分光棱鏡(4)，被分為線偏振P光和S光兩束測試光：

第一束測試光是透射偏振分光棱鏡(4)產生的線偏振P光，經過四分之一波片(6)，變為圓偏振光，再經過角錐棱鏡(7)后原路返回，第二次經過四分之一波片(6)，變為線偏振S光，到達偏振分光棱鏡(4)中45°的分光面，線偏振S光呈與原光軸90°夾角方向出射，透射經過二號平行平板(8),到達光校望遠鏡系統的光軸基準棱鏡上，整體調節本光校裝置的方位，使得光束的方向與被光校望遠鏡系統的基準棱鏡法線共線，原路返回，經過偏振分光棱鏡(4)反射，第三次經過四分之一波片(6)，變為圓偏振光，再經過角錐棱鏡(7)后原路返回，第四次經過四分之一波片(6)，變為線偏振P光，透射經過偏振分光棱鏡(4)，經過分光棱鏡(3)反射到達匯聚透鏡(9)，成像到探測器(10)上，記錄探測器上光斑質心(x₁,y₁)；

第二束測試光是偏振分光棱鏡PBS(4)中45°的分光面反射產生的線偏振S光，線偏振S光呈與原光軸90°夾角方向出射，透射經過一號平行平板(5)，到達輔助光校的大口徑標準平面鏡上，調節輔助光校的大口徑標準平面鏡，使之法線與光束方向共線，原路返回，經過偏振分光棱鏡(4)反射，經過分光棱鏡(3)反射到達匯聚透鏡(9)，成像到探測器(10)上,記錄探測器上光斑質心(x₂,y₂)；

另外，第一束測試光在入射到二號平行平板(8)時，分為兩束，透射為上面說明的第一束測試光，反射的是參考光束一，后面傳播的路徑和第一束測試光一致。第二束測試光入射到一號平行平板(5)時，分為兩束，透射為上面說明的第二束測試光，反射的是參考光束二，后面傳播路徑和第二束測試光一致。第一束測試光和第二束測試光在探測器上是重合的，是探測器自身光校的結果，其光斑質心為(x₀,y₀)。匯聚透鏡(9)的焦距為f'，則可以得到被光校望遠鏡系統的光軸與輔助的大口徑標準平面鏡法線兩維的夾角，θ_x為水平方向的偏角，θ_y為俯仰方向的偏角：

當被光校望遠鏡系統的光軸與輔助的大口徑標準平面鏡的法線共線時，θ_x＝0，θ_y＝0。

2.根據權利要求1所述的一種基于偏振分光的反射望遠鏡光軸監測的光校裝置，其特征在于：光纖光源(1)為單模光纖輸出，波長為633nm。

3.根據權利要求1所述的一種基于偏振分光的反射望遠鏡光軸監測的光校裝置，其特征在于：所述的一號平行平板(5)，二號平行平板(8)為透射石英材料，前后兩面的平行度優于3秒，透射波前RMS值優于1/15波長@633nm，靠近偏振分光棱鏡PBS(4)一側的平面鍍反射膜，其反射率30％@633nm，另外一面鍍增透膜，98％@633nm。

4.根據權利要求1所述的一種基于偏振分光的反射望遠鏡光軸監測的光校裝置，其特征在于：所述的角錐棱鏡(7)的材料為石英，入射與出射光線角度偏差優于3秒。

5.根據權利要求1所述的一種基于偏振分光的反射望遠鏡光軸監測的光校裝置，其特征在于：所述的探測器(10)為2048*2048像素，像元尺寸為3.45um×3.45um的商用CMOS探測器。