[发明专利]一种激光钠导星全发射链路补偿系统

说明书

本发明涉及自适应光学系统技术领域，具体涉及一种激光钠导星全发射链路补偿系统，其包括：沿发射光路依次排列设置的第一激光扩束系统、分色镜、变形镜、分光镜、以及合束扩束系统，位于所述合束扩束系统入射方向上的第二激光扩束系统，位于所述分光镜反射方向上依次排列的第一缩束器、第一波前探测器，位于所述分色镜反射方向上的波前探测及控制系统以及设于所述变形镜和所述分光镜之间的反射镜和标定光源。该系统采用单变形镜、双波前探测器以及另一束与钠激光波长不同的激光，实现对钠激光自身及扩束传输光路、大气湍流的畸变进行补偿，以保证钠激光到达钠层后具有良好的分布特性以及钠导星光斑质量。

技术领域

本发明涉及自适应光学系统技术领域，具体涉及一种激光钠导星全发射链路补偿系统。

背景技术

钠激光导星技术是指利用一束中心频率可与钠原子跃迁谱线共振的激光，激发距地面高度约92km的钠层发出共振后向散射光，作为自适应光学系统的引导光源，具有采样高度高等优点。但在实际应用中，钠导星激光束波前会受到两个方面的干扰发生退化。一是激光功率密度较高的情况下，光学元件发生热畸变，以及机械形变等导致的激光腔内及腔外光路发生畸变，这将导致激光在光学系统内振荡与传输时波前出现畸变，导致光束传输质量因子变差。二是激光在上行传输过程会受到大气湍流的干扰，激光波前分布进一步畸变，在钠层会聚特性变差，星点发生扩散，中心强度下降，即钠导星的角宽度增大，亮度下降，进而引起主望远镜自适应光学系统测量波前误差增大，降低校正及高分辨率成像的效果。

鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种新的激光钠导星全发射链路补偿系统成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种激光钠导星全发射链路补偿系统。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

本发明提供了一种激光钠导星全发射链路补偿系统，该系统包括：

沿发射光路依次排列设置的第一激光扩束系统、分色镜、变形镜、分光镜、以及合束扩束系统，位于所述合束扩束系统入射方向上的第二激光扩束系统，位于所述分光镜反射方向上依次排列的第一缩束器、第一波前探测器，位于所述分色镜反射方向上的波前探测及控制系统以及设于所述变形镜和所述分光镜之间的反射镜和标定光源，所述反射镜用于将所述标定光源切入/切出光路；

所述第一激光扩束系统用于发射第一激光并对所述第一激光进行准直扩束；所述第二激光扩束系统用于发射第二激光并对所述第二激光进行准直扩束；所述波前探测及控制系统包括第二波前探测器和波前控制器，所述第一波前探测器与所述波前控制器通信连接；

所述第一激光扩束系统发出的第一激光依次经过所述分色镜、所述变形镜、所述分光镜、所述合束扩束系统发射至自由空间并在钠层处会聚；所述第一激光经所述分光镜反射后，由第一缩束器变换光束后进入所述第一波前探测器，在第一激光经分光镜反射之前，波前控制器控制反射镜将标定光源切入光路，以标定波前控制器的第一控制矩阵，再将标定光源切出光路，所述第一波前探测器测量第一激光的波前相位分布信息，波前控制器处理第一激光的波前相位分布信息并输出所述变形镜所需的控制信号控制所述变形镜产生与当前波前相反的面形，完成第一激光自身像差及传输光路的像差闭环补偿；波前控制器控制反射镜将标定光源切入光路，在当前变形镜面形的基础上将第二波前探测器的参考点置为零，并标定波前控制器的第二控制矩阵，再将标定光源切出光路，所述第二激光扩束系统发出的第二激光经过所述合束扩束系统后发射至自由空间并在大气层处会聚产生返回光束，返回光束依次经过所述合束扩束系统、所述分光镜、所述变形镜、所述分色镜后进入所述波前探测及控制系统，所述第二波前探测器测量返回光束的波前相位分布信息，所述波前控制器处理返回光束的波前相位分布信息并输出所述变形镜所需的控制信号控制所述变形镜产生与当前波前相反的面形，完成返回光束的波前预补偿，从而实现由第一激光器发出的第一激光经过所述变形镜后进行双波前预补偿。