[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

本發明公開了一種基于偏振分光的反射望遠鏡光軸監測的光校裝置。裝置包括光纖光源，準直透鏡，分光棱鏡，偏振分光棱鏡，一號平行平板，四分之一波片，角錐棱鏡，二號平行平板，匯聚透鏡，探測器；在光校望遠鏡系統過程中，采用偏振分光棱鏡、四分之一波片和角錐棱鏡產生兩束共線、方向相反的光束，實現被光校的望遠鏡系統光軸與輔助標準平面鏡法線的高精度配準。本發明所述的裝置是一種相對測試，攻克了傳統絕對測試光軸中人為判讀誤差與測試環境等帶來的測試精度問題。另外，參考光軸與測試光軸共光路，不受測試過程中的振動影響，大大提高測試精度與光校效率。

技術領域

本發明屬于光學測試與光學裝調領域，涉及一種基于偏振分光的反射望遠鏡光軸監測的光校裝置，特別適用于反射式望遠鏡系統光校過程中，反射式望遠鏡系統光軸與標準大口徑平面鏡法線的配準與實時監測。還適用于大口徑非球面反射鏡加工，激光發射與接收配準等領域。

背景技術

激光雷達，激光測高儀等反射式空間光學相機載荷，對于光學載荷中的反射式望遠鏡系統的光軸指向要求越來越高，這必然要求反射式望遠鏡系統在光校過程中，對于光軸指向的測試，配準精度要求越來越高。在光學裝配過程中，最為重要的是將被光校空間反射式望遠鏡系統的光軸與輔助大口徑標準平面鏡法線進行共線配準。傳統方案主要有兩種：第一種，在望遠鏡主鏡加工過程中，控制較嚴的主鏡光軸與主鏡背面的垂直度，在光校反射式望遠鏡系統時，將主鏡背面法線與輔助大口徑平面鏡法線調共線，作為光軸配準，此種方法依賴與加工，精度較低，很難給出準確光軸指向。第二種，利用經緯儀對準望遠鏡系統的光軸，然后旋轉經緯儀180°，調節輔助大口徑標準平面鏡，使之法線與經緯儀光軸重合，這樣建立基準將會引入多種誤差，經緯儀的固定誤差，調節經緯儀水平的零位誤差，旋轉經緯儀引入的旋轉誤差等，其過程繁瑣，重復精度不高，難以實現光校過程光軸的實時監測。

因此，在反射式望遠鏡系統光校過程中，如何提高被光校反射式望遠鏡系統光軸與輔助大口徑平面鏡法線共線光軸配準的精度，排除測試人為誤差和環境誤差，實現高的重復測試精度，并在光校過程中實現實時監測，是光學測試、光校領域需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于偏振分光的反射望遠鏡光軸監測的光校裝置，本裝置如附圖1所示，在光校大口徑反射式望遠鏡系統過程中的測試光路圖，如附圖2所示，其測試方法的具體步驟如下：

步驟一：本裝置測試前自檢。打開光纖光源1，位于準直透鏡2焦面的光纖出射光，經過準直透鏡2發出平行光，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。參考光束一經過偏振分光棱鏡4透射，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，到達二號平行平板8表面,反射部分光束經過偏振分光棱鏡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。參考光束二經過偏振分光棱鏡4中45°的分光面，線偏振S光呈與原光軸90°夾角方向出射，到達一號平行平板5表面，反射部分光束經過偏振分光棱鏡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。比對兩路參考光束在探測器10上光斑的質心位置，當二者質心位置綜合誤差小于被光校反射式望遠鏡系統光軸指向精度要求即可，則本裝置自檢完成。此光斑為基準光斑，基準光斑質心為(x₀,y₀)。