[发明专利]一种光束指向控制方法及系统

说明书

本发明为了解决快反射镜难以实现高帧频、大动态范围的问题，而提供一种光束指向的精确控制方法及系统。本发明的方法包括：根据待发射光束与水平面的期望夹角值计算准直镜组中的负透镜组为了满足夹角值应当移动的距离h；沿垂直于光轴方向使准直镜组中的负透镜组移动距离h，以达到符合期望夹角值的光束发射位置。本发明的系统包括准直镜组、第一平移机构、第二平移机构；准直镜组包括正透镜组以及负透镜组，负透镜组安装在第一平移机构上，第一平移机构用于带动负透镜组在垂直于准直镜组光轴的平面内做第一维运动；第一平移机构安装在第二平移机构上，第二平移机构用于带动第一平移机构和负透镜组做第二维运动。本发明适用于高能激光光学系统。

技术领域

本发明涉及激光光束指向精密控制领域，具体涉及一种光束指向控制方法。

背景技术

当前的光机结构系统，特别是较大型、复杂的光机系统极易受到使用环境中各种动态扰动的影响，如环境温度变化，大气湍流、灰尘、烟霾，雨雪天气以及各种原因引入的机械振动，都会不同程度的影响光学系统的性能，导致光束偏离预设传播路径，严重情况甚至导致系统无法正常工作，降低了光学系统的使用进程。为了解决这一问题，目前有多种光束指向调整方法，其原理和特点都各不相同，最常用的包括以快反镜和位置敏感探测器为主要功能模块的光束精跟踪系统，能够解决远距离传输过程中光束指向不稳定造成的目标光斑漂移和抖动问题，但基于反射镜扫描原理的光束指向控制系统的缺点在于反射镜扫描精度要求与指向控制精度一致，而实现高精度指向控制的反射镜扫描精度设计难度较大，也难以得到较大的反射镜偏转角度，造成了所要求的快反镜高帧频和大动态范围相矛盾。

发明内容

本发明为了解决快反射镜难以实现高帧频、大动态范围的问题，而提供一种光束指向的精确控制方法及系统。

根据本发明的第一方面，提供了一种光束指向控制方法，包括：

S1：根据待发射光束与水平面的期望夹角值计算准直镜组中的负透镜组为了满足所述夹角值应当移动的距离h；S2：沿垂直于光轴方向使准直镜组中的负透镜组移动距离h，以达到符合所述期望夹角值的光束发射位置。

优选地，光束指向控制方法还包括S3：改变准直镜组在不同扫描视场下的组态，重复步骤S1至S2。

优选地，步骤S2中，通过二维平移机构带动所述负透镜组在垂直于光轴的平面上移动。

优选地，步骤S2中，通过三维平移机构带动所述负透镜组在光轴方向上以及垂直于光轴的平面上移动。

根据本发明的第二方面，提供一种光束指向控制系统，包括：准直镜组、第一平移机构、第二平移机构；其中准直镜组包括正透镜组以及负透镜组，所述负透镜组安装在所述第一平移机构上，所述第一平移机构用于带动所述负透镜组在垂直于准直镜组光轴的平面内做第一维运动；所述第一平移机构安装在所述第二平移机构上，所述第二平移机构用于带动所述第一平移机构和负透镜组做第二维运动。

优选地，光束指向控制系统还包括第三平移机构，用于带动第二平移机构、第一平移机构以及负透镜组在沿光轴方向做第三维运动。

优选地，光束指向控制系统还包括主控单元，用于根据待发射光束与水平面的期望夹角值计算准直镜组中的负透镜组为了满足所述夹角值应当移动的距离h，并通过第一平移机构、第二平移机构和第三平移机构控制负透镜组沿垂直于光轴方向移动距离h，以达到符合所述期望夹角值的光束发射位置。

优选地，所述光束指向控制系统用于高能激光光学系统。

本发明的一个技术效果是，能够实现高精度、大范围的光束指向控制，无需增加新的光学元件，减少了系统的设计难度；用机械结构的平移运动来控制指向代替了反射镜的旋转控制，提供了新的设计思路。并具有方法原理简单，可实现高帧频、大动态范围、应用范围广的特点

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。