[发明专利]基于中心开孔型四象限探测器的实时光纤定位装置及定位方法

说明书

本发明公开了一种基于中心开孔型四象限探测器的实时光纤定位装置，包括：从望远镜系统接收的星象光斑；会聚透镜：用于对星象光斑进行会聚，会聚后的激光照射到中心开孔型四象限探测器上形成光斑；中心开孔型四象限探测器：中心开设有小孔，用于确定光斑中心位置，之后将光斑中心位置发送给光电位置接收器；光电位置接收器：用于接收中心开孔型四象限探测器发来的光斑中心位置，之后将光斑中心位置发送给控制平台；控制平台：用于根据光斑中心位置调整光纤的位置；光纤：光纤一端插在中心开孔型四象限探测器的中心小孔内。本发明还公开了采用前述实时光纤定位装置进行定位的方法。本发明成功实现了光纤的实时闭环监测和反馈。

技术领域

本发明涉及光纤定位技术领域，特别是涉及基于中心开孔型四象限探测器的实时光纤定位装置及定位方法。

背景技术

上世纪80年代以来，光纤技术逐渐渗透进天文观测当中，天文学进入“多波段、大样本、高信息量”时代，大规模的多目标光纤光谱巡天成为天文观测的突破口，其目的是获取数以十万、百万甚至千万计天体的光谱，可以得到成像巡天所不能提供的更加丰富的天体信息。

国际上配有多目标光纤光谱仪望远镜或巡天计划主要有澳大利亚的英澳天文台(AAO)的2dF、AAΩ、6dF，美国SDSS、欧空局的GAIA、日本SABURA等。国内多目标光纤光谱仪望远镜有LAMOST望远镜。其中SDSS巡天项目在星系形成和演化方面取得了举世瞩目的成就，我国的LAMOST也正开展一期银河系内的恒星巡天观测。

在多目标光纤光谱巡天当中，光纤定位系统占有十分重要的地位,光纤定位的数量以及精确度直接影响到巡天观测的效率以及质量。英澳天文台2dF项目光纤定采用磁扣定位方式，磁扣定位是将光路通过小棱镜转90°进入光纤入射端，在棱镜下方放置一块小磁石,通过机械手臂将其吸附在铁基焦面基板上,光纤则躺在焦面基板上将入射光引到光谱仪中。美国的SDSS数字巡天计划其采用的光纤定位方式为通过铝板钻孔的孔板法方式进行光纤定位在一块直径约500毫米的铝板上按预先设定的坐标打孔,其打孔坐标是根据待观测的天区天体坐标经过换算到焦面板上而定的。LAMOST的4000根光纤采用的定位方式是双回转式并行可控光纤定位系统，在定位过程中,光纤一方面随偏心支架作中心回转运动,另一方面又在偏心支架上绕偏心回转轴作偏心回转运动，运动过程中的光纤接收端面相对于望远镜光轴不产生偏斜，且始终在望远镜焦面上运动，不会离焦。

总体来讲，目前的光纤定位系统均没有成功的实现光纤的实时闭环监测和反馈，无法满足更高精度光纤定位的需求。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种通过对四象限探测器中心开孔，实现光纤连接并传输光斑信号的基于中心开孔型四象限探测器的实时光纤定位装置及定位方法。

技术方案：本发明所述的基于中心开孔型四象限探测器的实时光纤定位装置，包括：

从望远镜系统接收的星象光斑；

会聚透镜：用于对星象光斑进行会聚，会聚后的激光照射到中心开孔型四象限探测器上形成光斑；

中心开孔型四象限探测器：中心开设有小孔，用于确定光斑中心位置，之后将光斑中心位置发送给光电位置接收器；

光电位置接收器：用于接收中心开孔型四象限探测器发来的光斑中心位置，之后将光斑中心位置发送给控制平台；

控制平台：用于根据光斑中心位置调整光纤的位置；

光纤：光纤一端插在中心开孔型四象限探测器的中心小孔内，另一端接光谱仪。

进一步，所述中心开孔型四象限探测器通过式(1)确定光斑中心位置