專利名稱：運用Zernike系數(shù)精確確定激光收發(fā)同軸基準的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及收發(fā)共用同一天線的光學系統(tǒng)發(fā)射光路與接收光路的同軸確定 方法。
背景技術(shù)：
在研制收發(fā)共用同一天線的光學系統(tǒng)時，發(fā)射光路與接收光路的同軸度是 被嚴格要求的重要參數(shù)之一?，F(xiàn)有的調(diào)整方法中，由發(fā)射光路經(jīng)天線輸出光場， 利用角棱鏡將其沿原路反射回接收天線進入接收光路，以此入射光為基準軸， 對接收光路進行調(diào)整，保證發(fā)射、接收光路的同軸性。由于角棱鏡加工精度的 限制，發(fā)射光場并不嚴格按原路返回，使得發(fā)射、接收光路同軸度的精度僅能 達到數(shù)十prad，不能滿足高精度應用需求。另一方面由于大孔徑角棱鏡較難加 工，因此該方法在大孔徑天線光學系統(tǒng)中難以得到應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種運用Zernike系數(shù)精確確定激光收發(fā)同軸基準的 方法，以克服現(xiàn)有的方法因角棱鏡加工精度和難度的限制不能滿足高精度應用 需求的缺陷。它包括如下步驟 一、由干涉儀1發(fā)射激光光束，該光束依次透 過被測光學系統(tǒng)2的發(fā)射光路組件2-1、分光鏡2-2和光學天線2-3后出射；二、 在光學天線2-3的出口外垂直其光軸設(shè)置一平面鏡3，平面鏡3安裝在調(diào)整機構(gòu) 4上，通過調(diào)整機構(gòu)4對平面鏡3相對于入射激光光束的垂直度進行調(diào)整，以使 從光學天線2-3出射到平面鏡3表面上的激光光束沿原光路返回到干涉儀1中； 利用調(diào)整機構(gòu)4調(diào)整平面鏡3時，監(jiān)視干涉儀1內(nèi)的干涉條紋，使得波前誤差 多項式傾斜系數(shù)Zemike小于A/川；三、入射平面鏡3的激光光束，經(jīng)平面鏡3 反射后，經(jīng)過分光鏡2-2的反射，入射到被測光學系統(tǒng)2的接收光路組件2-4 中，以此光束為基準調(diào)整接收光路組件2-4的光軸。
由于本發(fā)明的方法沒有使用加工精度和難度都較高的角棱鏡，克服了現(xiàn)有 技術(shù)的缺陷。本發(fā)明提出一種高精度激光發(fā)射/接收系統(tǒng)基準軸確定技術(shù)，利用 干涉儀、高精度調(diào)整機構(gòu)、高精度平面鏡，通過精確測量Zemike傾斜系數(shù)，依 據(jù)激光發(fā)射光路組件的光軸確定激光接收光路組件的光軸基準，將激光接收光 路的基準軸與發(fā)射光路的同軸度提高到0. lprad的數(shù)量級，并可將此技術(shù)廣泛 應用于具有大孔徑光學天線的光收發(fā)系統(tǒng)中。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一下面結(jié)合圖1具體說明本實施方式。本實施方式由如下 步驟組成 一、由干涉儀1發(fā)射激光光束，該光束依次透過被測光學系統(tǒng)2的
發(fā)射光路組件2-l、分光鏡2-2和光學天線2-3后出射；二、在光學天線2-3的 出口外垂直其光軸設(shè)置一平面鏡3，平面鏡3安裝在調(diào)整機構(gòu)4上，通過調(diào)整機 構(gòu)4對平面鏡3相對于入射激光光束的垂直度進行調(diào)整，以使從光學天線2-3 出射到平面鏡3表面上的激光光束沿原光路返回到干涉儀1中；利用調(diào)整機構(gòu)4 調(diào)整平面鏡3時，監(jiān)視干涉儀1內(nèi)的干涉條紋，使得波前誤差多項式傾斜系數(shù) Zemike小于V川；三、入射平面鏡3的激光光束，經(jīng)平面鏡3反射后，經(jīng)過分 光鏡2-2的反射，入射到被測光學系統(tǒng)2的接收光路組件2-4中，以此光束為基 準調(diào)整接收光路組件2-4的光軸，即可保證被測光學系統(tǒng)2的發(fā)射光路與接收 光路的不同軸度小于fl/76/y-。 0為光學天線2-3的有效口徑，/i為激光光束的波 長。
當平面鏡3的光軸與光學天線2-3的發(fā)射光路光軸不重合時，波前誤差的 多項式系數(shù)Zemike傾斜量不為零，干涉儀1的條紋將呈現(xiàn)左右、上下不對稱狀 態(tài)。
監(jiān)視干涉儀1條紋的同時調(diào)節(jié)調(diào)整機構(gòu)4，使得波前誤差多項式傾斜系數(shù) Zernike小于/l/川，可保證平面鏡3的光軸與發(fā)射光路光軸夾角小于^/7Qy-，入 射平面鏡3的激光光束，經(jīng)平面鏡3反射后，入射被測光學系統(tǒng)2的接收光路， 以此光束為基準調(diào)整被測光學系統(tǒng)2的接收光路即可保證其發(fā)射與接收系統(tǒng)的 不同軸度小于(0770/^
使用時可以選擇口徑為小300毫米的平面鏡作為反射鏡，面型精度RMS為 1/70X。可以選擇美國ZYG0公司生產(chǎn)的GH工-4" HS型干涉儀發(fā)射參考光束，并 探測反射波陣面與參考波陣面的干涉條紋。ZYG0公司生產(chǎn)的干涉儀具有CCD探 測器，可將干涉條紋圖像直接輸入帶有數(shù)據(jù)采集卡的計算機，進行圖像處理。 ZYG0公司生產(chǎn)的干涉儀主要參數(shù)為口徑小300腿，工作波長632.8nm，可以選 擇水平旋轉(zhuǎn)、俯仰旋轉(zhuǎn)的二維高精度調(diào)整架作為調(diào)整機構(gòu)4對平面鏡的角度進 行調(diào)整。
權(quán)利要求
1、運用Zernike系數(shù)精確確定激光收發(fā)同軸基準的方法，其特征在于它包括如下步驟一、由干涉儀(1)發(fā)射激光光束，該光束依次透過被測光學系統(tǒng)(2)的發(fā)射光路組件(2-1)、分光鏡(2-2)和光學天線(2-3)后出射；二、在光學天線(2-3)的出口外垂直其光軸設(shè)置一平面鏡(3)，平面鏡(3)安裝在調(diào)整機構(gòu)(4)上，通過調(diào)整機構(gòu)(4)對平面鏡(3)相對于入射激光光束的垂直度進行調(diào)整，以使從光學天線(2-3)出射到平面鏡(3)表面上的激光光束沿原光路返回到干涉儀(1)中；利用調(diào)整機構(gòu)(4)調(diào)整平面鏡(3)時，監(jiān)視干涉儀(1)內(nèi)的干涉條紋，使得波前誤差多項式傾斜系數(shù)Zernike小于λ/10；三、入射平面鏡(3)的激光光束，經(jīng)平面鏡(3)反射后，經(jīng)過分光鏡(2-2)的反射，入射到被測光學系統(tǒng)(2)的接收光路組件(2-4)中，以此光束為基準調(diào)整接收光路組件(2-4)的光軸。
全文摘要
運用Zernike系數(shù)精確確定激光收發(fā)同軸基準的方法，本發(fā)明涉及收發(fā)共用同一天線的光學系統(tǒng)發(fā)射光路與接收光路的同軸確定方法。它克服了現(xiàn)有方法因角棱鏡加工精度和難度的限制不能滿足高精度應用需求的缺陷。它包括如下步驟由干涉儀發(fā)射激光光束，該光束依次通過被測光學系統(tǒng)的發(fā)射光路組件、分光鏡和光學天線后出射；光學天線的出口外垂直其光軸設(shè)置一平面鏡，使從光學天線出射到平面鏡表面上的激光光束沿原光路返回到干涉儀中；調(diào)整平面鏡時，監(jiān)視干涉儀內(nèi)的干涉條紋，使Zernike小于λ/10；入射平面鏡的激光光束，經(jīng)平面鏡反射后，經(jīng)過分光鏡的反射，入射到被測光學系統(tǒng)的接收光路組件中，以此光束為基準調(diào)整接收光路組件的光軸。
文檔編號H01Q15/16GK101101369SQ20071007238
公開日2008年1月9日 申請日期2007年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月22日
發(fā)明者于思源, 劉劍峰, 譚立英, 韓琦琦, 晶 馬 申請人:哈爾濱工業(yè)大學