[发明专利]一种连续平面反射式光链路的光束抖动仿真方法

说明书

本发明公开了一种连续平面反射式光链路的光束抖动仿真方法，涉及光束控制仿真技术领域，包括：在多个振动频率下，分别对光机结构进行振动激励下的有限元仿真分析得到仿真结果，提取第一角位移数据；分别对每个第一角位移数据进行快速傅里叶逆变换，得到多个采样时刻下的第二角位移数据；利用转动反射矢量理论对第二角位移数据进行处理，得到出口光束偏转量和出口光斑位置。本发明的有益效果：以加速度振动激励值作为外界载荷输入，进行连续平面反射式光链路的光束抖动数值仿真计算，根据仿真结果能够为动态校正连续反射式光链路光束指向提供控制输入，从而利用该控制输入实现振动环境下连续平面反射式光链路光束指向的动态校正。

技术领域

本发明涉及光束控制仿真技术领域，尤其涉及一种连续平面反射式光链路的光束抖动仿真方法。

背景技术

连续平面反射式光机结构(简称光机结构)在大型光学成像探测和激光装备领域有着广泛的应用价值。

现阶段大型光学系统中，常采用连续平面反射式光链路为光学结构在做方位、俯仰运动探测时，提供连续的导光光路(也称反射光路)。连续平面反射式光链路建立在连续平面反射式光机结构的光学基座安装面上，连续平面反射式光链路由多个位于反射光路上的平面反射镜构成。光机结构在不同平台环境下工作时，光学系统会受到来自外界机械或流场的振动激励作用，致使连续反射光路指向失稳。

传统方法只对光学系统中光学元件的机械位移量进行控制校正，而忽略了光束指向抖动(即反射式光机出口光束指向角位移)的影响，但随着现有光学系统对光束稳定性的要求越来越高，光束抖动控制越来越受到重视。

目前，大多采用加速度传感器测量获得光机结构安装面的振动加速度激励值，如何根据加速度激励输入实现振动环境下连续平面反射式光链路光束指向的动态校正控制是目前亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明公开一种连续平面反射式光链路的光束抖动仿真方法，以加速度振动激励值作为外界载荷输入，进行连续平面反射式光链路的光束抖动数值仿真计算，根据仿真结果能够为动态校正连续反射式光链路光束指向提供控制输入，从而利用该控制输入实现振动环境下连续平面反射式光链路光束指向的动态校正。

一种连续平面反射式光链路的光束抖动仿真方法，连续平面反射式光链路由位于反射光路上的多个平面反射镜构成，连续平面反射式光链路建立在连续平面反射式光机结构的光学基座安装面上；光束抖动仿真方法包括：

步骤S1、在多个振动频率下，分别对连续平面反射式光机结构进行振动激励下的有限元仿真分析得到相应的仿真结果，从仿真结果中提取连续平面反射式光链路在每个振动频率下的第一角位移数据；

步骤S2、分别对每个第一角位移数据进行快速傅里叶逆变换，得到在每个振动频率对应的整个时域振动周期内的多个采样时刻下，连续平面反射式光链路的第二角位移数据；

步骤S3、利用转动反射矢量理论对每个采样时刻的第二角位移数据分别进行处理，得到每个振动频率对应的多个采样时刻下，连续平面反射式光链路的出口光束偏转量和出口光斑位置；

步骤S4、提取每个振动频率下的最大出口光束偏转量和相应的出口光斑位置作为光束抖动评价指标进行图像输出。

优选的，步骤S1包括：

步骤S101、在连续平面反射式光机结构的安装面上耦合一大质量点，将每个振动频率对应的加速度激励分别转换为力激励，并将力激励施加到对应连续平面反射式光机结构的仿真模型安装面上；

步骤S102、对连续平面反射式光机结构的有限元模型进行模态分析，得到其模态频率及模态振型结果，利用模态叠加法在模态分析结果基础上进行谐响应分析，得到连续平面反射式光机结构在每个振动频率下的受迫振动仿真结果；