[发明专利]一种大口径离轴抛物面镜姿态监测控制装置及方法

权利要求书

1.一种大口径离轴抛物面镜姿态监测控制装置，由携带前级光束近场位置和光束指向的主激光经大口径离轴抛物面实现超短宽带脉冲聚焦，该大口径离轴抛物面位于主激光光路中且与主激光光轴垂直，其特征在于，包括：

协作反射镜(2)，位于所述离轴抛物面镜(1)端面之上，且与离轴抛物面镜(1)姿态保持一致；

姿态监测单元(3)，位于电动导轨(4)的移动平台上，由闭环反馈控制单元(5)控制沿主激光光轴垂直方向移进或移出；

闭环反馈控制单元(5)，位于主激光光路之外，用于数据分析处理，并控制电动导轨(4)，使所述的姿态监测单元(3)移进或移出主激光光路以及控制五维调整机构，使所述的离轴抛物面镜(1)姿态与主激光耦合。

2.根据权利要求1所述的大口径离轴抛物面镜姿态监测控制装置，其特征在于，所述的姿态监测单元(3)由限光光阑(3-1)、分光元件(3-2)、角锥(3-3)、近远场包(3-4)和反射镜(3-5)组成；所述主激光经限光光阑(3-1)入射到分光元件(3-2)，经该分光元件(3-2)分为透射光和反射光，所述透射光传输至角锥(3-3)后沿原光路返回，经分光元件(3-2)反射进入近远场包(3-4)建立近、远场基准，所述反射光传输至反射镜(3-5)，反射后传输至协作反射镜(2)，经协作反射镜(2)反射后沿原光路返回，依次经所述反射镜(3-5)和分光元件(3-2)后进入近远场包(3-4)；所述的闭环反馈控制单元(5)接收近远场包(3-4)的数据，并对近、远场基准进行比对，即可获得离轴抛物面镜(1)三维姿态的偏离情况，进而驱动所述的五维调整机构，使所述离轴抛物面镜(1)复位。

3.根据权利要求2所述的一种大口径离轴抛物面镜姿态监测控制装置，其特征在于，所述限光光阑(3-1)直径为D，主激光的波长为λ，其可实现的远场角分辨率为1.22*λ/D。

4.根据权利要求2所述的一种大口径离轴抛物面镜姿态监测控制装置，其特征在于，所述分光元件(3-2)分光比可根据反射镜的镀膜情况而定，一般为1:2。

5.根据权利要求1所述的一种大口径离轴抛物面镜姿态监测控制装置，其特征在于，所述协作反射镜(2)表面装有十字分划板，且十字分划板为明场暗线分划板。

6.根据权利要求2所述的一种大口径离轴抛物面镜姿态监测控制装置，其特征在于，所述近远场包(3-4)包含分光镜、反射镜、聚焦透镜、近场CCD和远场CCD，CCD靶面均刻有电子分划板，且分划板中心与CCD靶面中心重合。

7.一种利用权利要求1-6任一所述的大口径离轴抛物面镜姿态监测装置进行监测控制的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，闭环反馈控制单元(5)控制电动导轨(4)将姿态监测单元(3)移入主激光光路，使主激光经姿态监测单元(3)分为反射光路和透射光路；

步骤2，携带所述主激光近、远场信息的透射光被所述的近远场包(3-4)采集并反馈至闭环反馈控制单元(5)，建立所述主激光的近、远场基准；

步骤3，携带所述离轴抛物面镜(1)三维姿态信息的反射光被所述的近远场包(3-4)采集并反馈至闭环反馈控制单元(5)，获得所述离轴抛物面镜(1)的近、远场信息；

步骤4，闭环反馈控制单元(5)将采集的数据进行比对分析，得到所述离轴抛物面镜(1)的三维姿态偏离数据；

步骤5，通过闭环反馈控制单元(5)驱动所述的五维调整机构使离轴抛物面镜(1)复位；或通过调整主激光在近远场包(3-4)的落点，使得离轴抛物面镜(1)和主激光的姿态完成耦合。

8.根据权利要求7所述的监测控制的方法，其特征在于，该方法首次使用需进行光路标定，具体包括以下步骤：

步骤1，将协作反射镜(2)固定在离轴抛物面镜(1)的端面之上，离线调整，使二者姿态一致；

步骤2，开启主激光，调整离轴抛物面镜(1)的姿态，使其与主激光完全耦合；

步骤3，闭环反馈控制单元(5)控制电动导轨(4)将姿态监测单元(3)移入主光路，主激光经分光元件(3-2)分为透射光和反射光，透射光沿光轴传输至角锥(3-3)后沿原光路返回，经分光元件(3-2)反射后进入近远场包(3-4)，微调近远场包(3-4)中的CCD位置，使近、远场光斑与CCD靶心重合，建立近、远场基准；

步骤4，主激光经分光元件(3-2)分光，反射光沿光轴传输至反射镜(3-5)，经反射后传输至协作反射镜(2)，经协作反射镜(2)反射后沿原光路返回，经过分光元件(3-2)进入近远场包(3-4)，微调反射镜(3-5)使反射十字像位于近远场包(3-4)CCD靶心，调整协作反射镜(2)姿态使十字像与电子分划板的十字像重合，固定协作反射镜(2)使其与离轴抛物面镜(1)相对姿态保持不变；

步骤5，微调离轴抛物面镜(1)三维角度(面内，方位，俯仰)，使其偏离理想位置，十字反射像随之偏离靶心，通过闭环反馈控制单元(5)进行数据处理即可获得离轴抛物面镜(1)的三维姿态偏离情况。

步骤6，通过闭环反馈控制单元(5)控制离轴抛物面镜(1)进行三维姿态调整，使之与主激光的近场重合；或者调整主激光在近远场包(3-4)的落点，使得离轴抛物面镜(1)和主激光的姿态完成耦合。