[發明專利]一種星敏感器及其探測方法

有效

• 申請號: 202110613125.1
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113280810B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 王建立;李文昊;姜珊;董磊;張淑芬
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

1.一種星敏感器的探測方法，包括：干涉單元、角度調制單元、光學成像單元、探測單元；

所述干涉單元使星光經過時發生干涉，包括周期相等、刻線方向形成夾角ε、間距為d的光柵G1和光柵G2，其中，d＞0mm，p為光柵周期，B為干涉條紋周期；

所述角度調制單元對同一入射星光產生不同方向的偏轉，包括陣列的光楔列陣；

所述光學成像單元將所述不同方向的光會聚成像在所述探測單元的不同位置上；其特征在于，包括如下步驟：

S1：建立星敏感器坐標系O-xyz和星敏感器靶面坐標系x'O'y'；

S2：計算單顆星在選定平面上的平面光波場U_i(x,y)，所述選定平面為任一平行于xOy面的平面；所述平面光波場U_i(x,y)的計算公式為：

其中，A為實數，代表光波場振幅；λ為星光發出的任一平面波的波長；θ_x,θ_y分別為平面光波與星敏感器坐標系x軸、y軸夾角的余角；

S3：單顆星發出的星光經過光柵G₁后發生衍射，光柵G₁的刻線方向平行于y軸，根據角譜理論計算此處衍射光場分布的空間頻譜F₁(f_x,f_y)；

S4：所述步驟S3中的星光入射至光柵G₂之前，由于所述光柵G₁與所述光柵G₂之間存在間隙，計算此時光場分布的空間頻譜F₁'(f_x,f_y)；

S5：所述星光經過所述光柵G₂后，各級衍射光發生干涉，計算此處干涉光場分布的空間頻譜F₂(f_x,f_y)；

S6：當所述步驟S5中的星光經過光楔陣列后，計算此處干涉光場分布的空間頻譜F₃(f_x,f_y)；

S7：所述光柵G₁衍射后的m級衍射光在入射至光柵G₂之前，產生傳播距離為d的相移，計算該相移

S8：計算所述x'O'y'平面上的光場分布U_F(x',y')；所述x'O'y'平面上的光場分布U_F(x',y')為：

其中，F為光學成像單元的焦距，d₀為所述光楔陣列到所述光學成像單元中第一塊透鏡的距離，δ_xn和δ_yn分別為光束經過光楔后帶來的沿x方向和y方向的偏轉角，P為星像點，n代表光楔陣列中第n塊光楔，n＝1,2,3,4；a為光楔在x軸方向上的長度，b為光楔在y軸方向的長度；m為光柵G1的m級衍射，m'為光柵G2的m'級衍射；Cm為光柵G1的m級衍射系數，Cm'為光柵G2的m'級衍射系數；ε為光柵G2刻線方向與G₁刻線方向的微小夾角。

2.根據權利要求1所述的星敏感器的探測方法，其特征在于，所述星光經過光柵G₁后，衍射光場分布的空間頻譜F₁(f_x,f_y)為：

F₁(f_x,f_y)＝F_i(f_x,f_y)*G₁(f_x,f_y)(3)

其中，F_i(f_x,f_y)為星光光場的頻譜，即平面光波場U_i(x,y)的傅里葉變換，G₁(f_x,f_y)表示光柵G₁的頻譜。