[发明专利]一种大角度的快速反射镜跟踪系统

说明书

技术领域

本发明涉及光束控制领域，具体涉及一种大角度的快速反射镜跟踪系统，可用于高精度跟踪系统。

背景技术

在很多精密的光束校正领域既需要大角度偏转，又需要高精度跟踪，这就需要高闭环带宽、大角度偏转的快速反射镜。通常采用一块快速反射镜很难满足这个要求。这主要因为受限于快速反射镜的驱动机构：采用压电陶瓷驱动的镜子响应频率高，可实现高带宽，但转角有限；采用音圈电机驱动的镜子转角范围大，但是响应频率低，难于实现高带宽。

如果将上述2种类型的镜子组合用于光路中，目前的方法是将压电陶瓷驱动的镜子及其探测系统放在音圈电机驱动的镜子后续光路中，采用2个独立的探测系统，2块镜子各自闭环互不影响。这使得系统复杂，并且影响光束质量和探测精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：克服现有技术的不足，提供一种大角度的快速反射镜跟踪系统，利用一个位置探测器提供的位置信息实现同一光路中2块快速反射镜闭环，且2块快速反射镜M1、M2偏转互不耦合，从而提高光束质量和探测精度。

本发明解决上述技术问题提供的技术方案为：一种大角度的快速反射镜跟踪系统，该跟踪系统由高分辨率小角度的快速反射镜M1、分光镜M3、CCD图象探测系统、低分辨率大角度的快速反射镜M2、信标激光器组成，所有的部件都安装于同一平台上，其光学位置关系为：目标光依次经过低分辨率大角度的快速反射镜M2、高分辨率小角度的快速反射镜M1反射，再透过分光镜M3到达CCD图象探测系统；信标激光器发射光依次透过分光镜M3、低分辨率大角度的快速反射镜M2、高分辨率小角度的快速反射镜M1反射到达目标，其中，M2、M1的位置可以互换；信标激光器光轴与探测光轴相交于高分辨率小角度的快速反射镜M1中心点；分光镜M3用于将目标光和信标激光器发射光分开，实现信标激光高反射，目标光透过；其中，

高分辨率小角度的快速反射镜M1、低分辨率大角度的快速反射镜M2的控制系统分别包含功率驱动、控制板卡、高精度采集单元、驱动电源；高精度采集单元包括模拟电路预处理单元、A/D和D/A；CCD图象探测系统是提供光学位置偏差的系统，可以通过串口将位置偏差送给控制板卡；高分辨率小角度的快速反射镜M1上安装有测角位置偏转的应变片，经过高精度采集单元可以将应变片的变化量转为为数字量，通过串口送给控制板卡；利用位置偏差以及应变片的变化量就可以实现高分辨率小角度的快速反射镜M1、低分辨率大角度的快速反射镜M2的控制；以及：

该跟踪系统具有下面2种控制方式之一：

控制方式1：高分辨率小角度的快速反射镜M1直接利用CCD图象探测系统提供的位置偏差进行闭环，低分辨率大角度的快速反射镜M2闭环信号为位置偏差和高分辨率小角度的快速反射镜M1的偏转角之和；

控制方式2：低分辨率大角度的快速反射镜M2闭环信号为高分辨率小角度的快速反射镜M1的偏转角。

无论哪种控制方式应满足下面2个基本要求：

1)低分辨率大角度的快速反射镜M2的闭环角度分辨率应远小于高分辨率小角度的快速反射镜M1最大偏转角；

2)低分辨率大角度的快速反射镜M2的闭环带宽应不大于高分辨率小角度的快速反射镜M1闭环误差抑制带宽；

也就是利用一个位置探测器提供的位置信息实现2块共光路的快速反射镜闭环，互不耦合偏转，达到了高精度大角度的跟踪功能。

进一步的，所述的高分辨率小角度的快速反射镜M1可以选择偏转范围为一个～几个角分，低分辨率大角度的快速反射镜M2的偏转范围可以为十几～几百角分。

进一步的，所述的高分辨率小角度的快速反射镜M1可以采用压电陶瓷驱动的快速反射镜，闭环精度小于μrad级；低分辨率大角度的快速反射镜M2可以采用音圈电机驱动的快速反射镜，闭环精度为几个～几十个μrad级，同时低分辨率大角度的快速反射镜M2的闭环带宽应远小于高分辨率小角度的快速反射镜M1的闭环带宽。

进一步的，所述的CCD图象探测系统可以是其他位置探测器：位置敏感探测器(PSD)或四象限位置探测器。

本发明相对于现有技术的优点在于：

本发明可以实现大角度(M2的最大转角)高精度跟踪；方式1对位置偏差的跟踪精度为M1、M2的误差抑制能力之积。方式2对位置偏差的跟踪精度就是M1的误差抑制能力。

附图说明

图1为本发明光束装置光路示意图；

图2为本发明光束装置控制结构图。

具体实施方式