[发明专利]一种基于偏振分光的反射望远镜光轴监测的光校装置

说明书

本发明公开了一种基于偏振分光的反射望远镜光轴监测的光校装置。装置包括光纤光源，准直透镜，分光棱镜，偏振分光棱镜，一号平行平板，四分之一波片，角锥棱镜，二号平行平板，汇聚透镜，探测器；在光校望远镜系统过程中，采用偏振分光棱镜、四分之一波片和角锥棱镜产生两束共线、方向相反的光束，实现被光校的望远镜系统光轴与辅助标准平面镜法线的高精度配准。本发明所述的装置是一种相对测试，攻克了传统绝对测试光轴中人为判读误差与测试环境等带来的测试精度问题。另外，参考光轴与测试光轴共光路，不受测试过程中的振动影响，大大提高测试精度与光校效率。

技术领域

本发明属于光学测试与光学装调领域，涉及一种基于偏振分光的反射望远镜光轴监测的光校装置，特别适用于反射式望远镜系统光校过程中，反射式望远镜系统光轴与标准大口径平面镜法线的配准与实时监测。还适用于大口径非球面反射镜加工，激光发射与接收配准等领域。

背景技术

激光雷达，激光测高仪等反射式空间光学相机载荷，对于光学载荷中的反射式望远镜系统的光轴指向要求越来越高，这必然要求反射式望远镜系统在光校过程中，对于光轴指向的测试，配准精度要求越来越高。在光学装配过程中，最为重要的是将被光校空间反射式望远镜系统的光轴与辅助大口径标准平面镜法线进行共线配准。传统方案主要有两种：第一种，在望远镜主镜加工过程中，控制较严的主镜光轴与主镜背面的垂直度，在光校反射式望远镜系统时，将主镜背面法线与辅助大口径平面镜法线调共线，作为光轴配准，此种方法依赖与加工，精度较低，很难给出准确光轴指向。第二种，利用经纬仪对准望远镜系统的光轴，然后旋转经纬仪180°，调节辅助大口径标准平面镜，使之法线与经纬仪光轴重合，这样建立基准将会引入多种误差，经纬仪的固定误差，调节经纬仪水平的零位误差，旋转经纬仪引入的旋转误差等，其过程繁琐，重复精度不高，难以实现光校过程光轴的实时监测。

因此，在反射式望远镜系统光校过程中，如何提高被光校反射式望远镜系统光轴与辅助大口径平面镜法线共线光轴配准的精度，排除测试人为误差和环境误差，实现高的重复测试精度，并在光校过程中实现实时监测，是光学测试、光校领域需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于偏振分光的反射望远镜光轴监测的光校装置，本装置如附图1所示，在光校大口径反射式望远镜系统过程中的测试光路图，如附图2所示，其测试方法的具体步骤如下：

步骤一：本装置测试前自检。打开光纤光源1，位于准直透镜2焦面的光纤出射光，经过准直透镜2发出平行光，经过分光棱镜3到达偏振分光棱镜4，被分为线偏振P光和S光两束。参考光束一经过偏振分光棱镜4透射，经过四分之一波片6，变为圆偏振光，再经过角锥棱镜7后原路返回，第二次经过四分之一波片6，变为线偏振S光，到达偏振分光棱镜4中45°的分光面，线偏振S光呈与原光轴90°夹角方向出射，到达二号平行平板8表面,反射部分光束经过偏振分光棱镜4反射，第三次经过四分之一波片6，变为圆偏振光，再经过角锥棱镜7后原路返回，第四次经过四分之一波片6，变为线偏振P光，透射经过偏振分光棱镜4，经过分光棱镜3反射到达汇聚透镜9，成像到探测器10上。参考光束二经过偏振分光棱镜4中45°的分光面，线偏振S光呈与原光轴90°夹角方向出射，到达一号平行平板5表面，反射部分光束经过偏振分光棱镜4反射，经过分光棱镜3反射到达汇聚透镜9，成像到探测器10上。比对两路参考光束在探测器10上光斑的质心位置，当二者质心位置综合误差小于被光校反射式望远镜系统光轴指向精度要求即可，则本装置自检完成。此光斑为基准光斑，基准光斑质心为(x₀,y₀)。