[发明专利]一种基于脉冲激光的信标自适应光学系统

权利要求书

1.一种基于脉冲激光的信标自适应光学系统，包括：脉冲激光发射系统(27)、接收望远镜(1)、目标星高精跟踪传感器(29)、成像探测器(31)、变形镜(4)、目标星波前探测器(28)、激光信标波前探测器(30)、一级倾斜镜(3)和二级倾斜镜(7)，其特征在于：

激光信标和目标星的光能量同时被接收望远镜(1)接收，经过准直透镜(2)准直后，依次通过一级倾斜镜(3)和变形镜(4)，在第一分光镜(5)进行光谱分光，其中目标光的部分光谱光透射进入目标星波前探测器(28)，剩余的目标光的光谱光和激光信标光经过第一分光镜(5)反射，缩束系统(6)缩束，以及二级倾斜镜(7)反射后，在第二分光镜(8)进行光谱分光，目标光的部分光谱光透射进入目标星高精跟踪传感器(29)，其他的光谱光经第二分光镜(8)反射后，在第三分光镜(9)进行光谱分光，目标光的剩余光谱光透射进入成像探测器(31)，激光信标光谱光反射进入激光信标波前探测器(30)；

系统中的目标星波前探测器(28)和激光信标波前探测器(30)两路波前探测器，分别实现对不同目标和不同像差的探测；利用目标星波前探测器(28)探测目标光得到低阶像差，控制接收望远镜(1)中的次镜(32)校正低阶低频像差；利用目标星波前探测器(28)探测目标光得到低阶像差，同步利用激光信标波前探测器(30)探测信标光得到高阶像差，同时控制变形镜(4)校正低阶高频像差以及高阶像差，最终解决单独由激光信标波前探测引入的非等晕误差问题，实现激光信标模式下对大气湍流像差的探测和校正；利用目标星波前探测器(28)探测目标光，得到低频倾斜像差，控制一级倾斜镜(3)，实现大动态范围倾斜像差控制；利用目标星高精跟踪传感器(29)探测目标光，得到高频倾斜像差，控制二级倾斜镜(7)，实现高精度倾斜像差控制；利用激光信标波前探测器(30)探测信标光，得到倾斜像差，控制脉冲激光发射系统(27)中的倾斜镜(24)，克服发射光路由于激光上行光路大气湍流抖动、发射机架振动引入的导星抖动误差问题。

2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲激光的信标自适应光学系统，其特征在于：所述脉冲激光发射系统(27)包括脉冲激光器(26)、反射镜(25)、倾斜镜(24)、次镜(22)、调焦系统(23)和主镜(21)；调焦系统(23)，是改变次镜(22)和主镜(21)之间轴向间距的调整机构，实现激光在大气层不同高度的聚焦；经脉冲激光器(26)发出的脉冲激光，依次经过反射镜(25)、倾斜镜(24)、次镜(22)和主镜(21)，发射到一定高度的大气层中，产生激光信标。

3.根据权利要求1所述的一种基于脉冲激光的信标自适应光学系统，其特征在于：所述目标星波前探测器(28)由多子孔径(10)和相机(11)组成；相机(11)放置在多子孔径(10)的焦点位置，目标光经过多子孔径(10)在相机(11)上形成多个像点，依据每个像点相对标定位置的偏移量，计算出倾斜像差和离焦、象散。

4.根据权利要求1所述的一种基于脉冲激光的信标自适应光学系统，其特征在于：所述目标星高精跟踪传感器(29)由成像系统(12)和探测器(13)组成；探测器(13)放置在成像系统(12)的焦点位置，目标光经过成像系统(12)在探测器(13)上成像，依据像点相对标定位置的偏移量，计算出倾斜像差。

5.根据权利要求1所述的一种基于脉冲激光的信标自适应光学系统，其特征在于：所述成像探测器(31)由成像系统(19)和相机(20)组成，实现对目标星的高分辨率成像。

6.根据权利要求1所述的一种基于脉冲激光的信标自适应光学系统，其特征在于：所述激光信标波前探测器(30)由缩束系统(14)、斩波系统(15)、视场光阑(16)、微透镜阵列(17)和相机(18)组成；视场光阑(16)放置在缩束系统(14)的焦点位置，斩波系统(15)放置在缩束系统(14)的焦点附近，相机(18)放置在微透镜阵列(17)的焦点位置；信标光经过缩束系统(14)缩束后，经过微透镜阵列(17)，在相机(18)上形成像点阵列；依据阵列像点相对标定位置的偏移量，计算出倾斜像差和高阶像差；斩波系统(15)是一个时间选通控制器，由脉冲激光给出外触发信号，对选通时间起始位置和选通时间长度进行选择，可有效消除望远镜不同高角的瑞利散射对波前探测的影响。

7.根据权利要求3所述的一种基于脉冲激光的信标自适应光学系统，其特征在于：所述多子孔径(10)是一种2×2微透镜阵列，或者3×3微透镜阵列，或者4×4微透镜阵列。