[发明专利]一种快速测量空间激光载荷光轴变化的装置及方法

权利要求书

1.一种快速测量空间激光载荷光轴变化的装置，包括单模光纤激光器(1)、准直镜(2)、一号分光棱镜(3)、光吸收体(4)、二号分光棱镜(5)、角锥棱镜(6)，衰减片(7)、离轴平行光管(8)、CCD相机(9)和被测系统(10)，其特征在于：

所述的单模光纤激光器(1)发射自由激光在准直镜(2)的焦点处发射，经过准直镜(2)准直后进入一号分光棱镜(3)分成两束50:50的均匀光，其中一束激光透过一号分光棱镜(3)被光吸收体(4)吸收；另外一束光经一号分光棱镜(3)反射进入二号分光棱镜(5)在此分为50：50的均匀光，二号分光棱镜(5)经过反射经过衰减片(7)后进入系统中；二号分光棱镜(5)经过透射进入到角锥棱镜(6)回转180度出射，再经过二号分光棱镜(5)反射进入到另一系统中；经角锥棱镜(6)回转180度后透过二号分光棱镜(5)及一号分光棱镜(3)进入离轴平行光管(8)汇聚到CCD相机(9)中，形成自检测光斑，为初始定标光斑；把调整好的系统放到被测系统(10)中，被测系统(10)由安装板(10-1)、基准镜(10-2)、基准镜(10-3)组成；测量时，首先将基准镜(10-3)反射光调制到自检光斑位置，然后读取基准镜(10-2)返回来的光斑质心，通过读取两个光斑的质心坐标差值Δ的一半，并除以所选的离轴平行光管(8)的焦距f的比值，光轴的同轴精度δ为：

δ＝Δ/2f

单位为urad。

2.根据权利要求1所述的一种快速测量空间激光载荷光轴变化的装置，其特征在于：所述的准直镜(2)面形偏差RMS值小于λ/10@632.8nm，其折射率误差小于2％。

3.根据权利要求1所述的一种快速测量空间激光载荷光轴变化的装置，其特征在于：所述的一号分光棱镜(3)和二号分光棱镜(5)为分光比50：50，分光角度为45°±5″，两组水平通光面的平行度精度小于5″，各通光面面形偏差RMS值小于λ/10@632.8nm。

4.根据权利要求1所述的一种快速测量空间激光载荷光轴变化的装置，其特征在于：所述的光吸收体(4)采用钙钛矿。

5.根据权利要求1所述的一种快速测量空间激光载荷光轴变化的装置，其特征在于：所述的角锥棱镜(6)的回转精度小于3″。

6.根据权利要求1所述的一种快速测量空间激光载荷光轴变化的装置，其特征在于：所述的衰减片(7)的面形偏差RMS值小于λ/10，衰减倍率为0.5倍。

7.根据权利要求1所述的一种快速测量空间激光载荷光轴变化的装置，其特征在于：所述的离轴平行光管(8)的系统波差优于λ/15@632.8nm。

8.根据权利要求1所述的一种快速测量空间激光载荷光轴变化的装置及方法，其特征在于：所述的CCD相机(9)像素大小采用4.4umX4.4um。

9.一种基于权利要求1所述的一种快速测量空间激光载荷光轴变化的装置的检测方法，其特征在于方法步骤如下：

1)单模光纤激光器(1)与准直镜(2)关系调节：利用单模光纤激光器(1)的一端引入激光经过准直镜(2)准直，准直光经过一号分光棱镜(3)反射后进入平行光管并在焦面光束分析仪上成像，通过调节单模光纤激光器(1)的光线出射端面与准直镜(2)的相对位置，使得准直光在光束分析仪上成像点最小，将单模光纤激光器(1)与准直镜(2)固定为一个整体为准直光组，完成准直镜(2)与单模光纤激光器(1)的调节；

2)离轴平行光管(8)与CCD相机(9)调节：首先将所需波长固定到4m平行光管焦点处，在平行光管前发出平行光束，将离轴平行光管(8)与CCD相机(9)初步固定在基准工装内，调节CCD相机(9)到离轴平行光管(8)相对位置，使得光斑成像点最小位置，然后将离轴平行光管(8)和CCD相机(9)固定为一个整体，完成离轴平行光管(8)和CCD相机(9)的调节；

3)准直光组与CCD相机组调节：首先，将两个准直光组相互准直之后固定好，然后将一号分光棱镜(3)放置在两准直光组中间，然后一起放置于平行光管前，第一准直光组经过一号分光棱镜(3)反射进入平行光管，对面的第二准直光组反射后的出射方向加入角锥棱镜(6)，使进入的光经过角锥棱镜(6)后进入平行光管内，然后调节一号分光棱镜(3)的旋转方向，使两束准直光打入到平行光管的点在焦点重合，并固定一号分光棱镜(3)，此时在将角锥棱镜(6)用CCD相机组代替，调节CCD相机组，使光斑在CCD相机组的探测器中心位置并固定，然后取下反射进入CCD相机组的准直光组改换成光吸收体(4)。完成准直光组与CCD相机组的调节；

4)在固定好的准直光组和CCD相机组的一号分光棱镜(3)前增加二号分光棱镜(5)，并在透射路和反射路对面分别置一个角锥棱镜(6)，并将透射路的角锥棱镜(6)固定，调节二号分光棱镜(5)使经过透射进入角锥棱镜(6)然后在经过二号分光棱镜(5)反射再次经过另外一个角锥棱镜(6)原路返回到CCD相机组光斑在CCD相机组探测器中心后，固定二号分光棱镜(5)。此时系统设备调制完毕；

5)衰减倍率确认：首先第一路激光经过一号分光棱镜(3)反射，能量为基础能量的0.5倍，然后进入二号分光棱镜(5)反射，反射后进入系统能量为基础能量的0.25倍出射出射；另一路激光经过一号分光棱镜(3)反射，能量为基础能量的0.5倍，然后经过二号分光棱镜(5)透射，透射后能量为基础能量的0.25倍出射到角锥棱镜(6)，经角锥棱镜(6)再次反射到二号分光棱镜(5)，在经二号分光棱镜(5)反射进入系统能量为基础能量的0.125倍出射出射；为平衡能量，在第一路的加入0.5倍衰减片(7)，即能量也为基础能量的0.125倍出射。