[发明专利]一种光纤阵列与蝇眼透镜的对准系统及方法

说明书

本发明公开了一种光纤阵列与蝇眼透镜的对准系统及方法，属于光纤阵列与蝇眼透镜的对准领域。包括平行光路，调节系统和观测系统三部分。平行光路包括激光光源、平行光管以及两个可调光阑；调节系统包括一个五维调节台和一个六维调节台；观测系统包括蝇眼端观测系统和狭缝端观测系统两部分；三个显微成像系统在水平，垂直和正面三个方向观察光纤阵列和蝇眼透镜的的对准情况，通过狭缝端的观测系统确定亮度均匀性，从而可以判定光纤阵列和蝇眼透镜已经处于对准状态。可以实现光纤阵列与蝇眼透镜的非接触对准，避免了对准端面的损伤，三维对准方法可以使对准过程变得简洁易行，并且减少了对准时的误差，较大的提高蝇眼透镜与光纤阵列的对准精度。

技术领域

本发明属于光纤阵列与蝇眼透镜的对准领域，具体涉及一种光纤阵列与蝇眼透镜的对准系统及方法。

背景技术

光纤阵列与蝇眼透镜的对准是积分市场单元(Integral Field Unit)的关键技术之一。为了获取望远镜焦面上二维视场的光谱，同时又不降低空间分辨率，首选的方法是采用基于积分视场单元(IFU)的三维成像光谱技术，积分视场单元(IFU)的功能是将二维视场中的目标进行采样，将二维视场内的源目标连续切割成若干单元，重新排列后把每一个采样单元的能量送入光谱仪，同时获得目标完整的天体信息。积分视场单元主要有3种技术：微透镜阵列、微透镜阵列+光纤束、像切分器。由于光纤的优越性，其中微透镜阵列+光纤束技术非常适合多IFU系统。

微透镜阵列加光纤束方法，焦面光场被微透镜阵列分割成若干单元，每个单元对应一根光纤，通过微透镜将光耦合进入光纤中，出射光纤依次排列，接入光谱仪中进行光谱分析。IFU作为FASOT系统中连接前置望远镜和光谱仪的重要器件，它的性能会对FASOT系统的测量精度和收光效率产生很大的影响，而影响IFU性能的参数主要为光纤的传输效率和光纤的出射焦比，而微透镜阵列和光纤束在没有完全对准的情况下恰好会影响光纤的传输效率和出射焦比，所以光纤阵列与蝇眼透镜的对准系统及方法的研究显得尤其重要。

中国专利CN205496952U所述的端面对准器，使用时，将固定夹安装在其中一个被测端面上，在轴向表孔和径向测试表座上分别安装百分表，调节固定连杆和径向测试表座的位置，使百分表分别与另一个测试端面贴合，如此转动被测试端面，即可测试两个测试端面的平行度和轴向水平度。该方法能适用于各种规格两端面水平度、平行度的精度控制，该实施例所述的两端面对准方法虽然可以很好地控制两端面的对准精度，但却无法实现类似微透镜阵列与光纤阵列等微小尺寸的端面的夹持与对准。

在已有的积分视场单元中关于光纤阵列与蝇眼透镜的对准的操作方式多采用接触式对准方法，即在光纤阵列面与蝇眼透镜表面均涂覆紫外胶后，利用两端面的接触挤压实现二者的对准，该方法一方面无法保证光纤阵列与蝇眼透镜在三维方向上的完全对准，另一方面在对准的过程中会导致两端面的损伤，从而影响光纤的传输效率和出射焦比。

发明内容

本发明的目的在于提出在避免接触和对光纤和蝇眼透镜端面的损伤的情况下，实现蝇眼透镜与光纤阵列的完全对准一种光纤阵列与蝇眼透镜的对准系统及方法。

一种光纤阵列与蝇眼透镜的对准系统，包括平行光路，调节系统和观测系统，其中：所述平行光路，用于产生平行光以及为对准提供光源；所述调节系统，用于对准时进行调整；所述观测系统，分为蝇眼端观测和狭缝端观测两部分；所述的光纤阵列带有两组十字形的定位光纤，所述的蝇眼透镜带有与定位光纤位置相应的十字叉丝，使用所述调整系统进行调整，并通过所述观测系统的蝇眼端确定光纤阵列的定位光纤与蝇眼透镜的十字叉丝相重合。

所述平行光路包括一个亮度可调光源，平行光管以及可调光阑一和可调光阑二，所述可调光源中光强非饱和，平行光管产生平行光，光束与光纤阵列垂直。

所述调节系统包括与光纤阵列连接的五维调节台，以及用于与蝇眼透镜连接的六维调节台。