本專利公開一種主動光電系統的收發同軸輔助光校裝置，特別適用于同時存在發射及接收光學系統的輔助光校過程中，還適用于平面反射鏡法線的標定、輔助光軸配準等其他光校領域。該專利基于角錐棱鏡的自準直功能，利用分光鏡(Beam?Splitter)的分光功能將兩束激光調節至互成180度,利用兩束光互成180度的特點,其中一束光模擬接收的回波并與接收光路進行光軸配準,另一束光模擬發射光并與實際發射光進行光軸配準,從而實現收發光路的同軸裝校。本專利裝置結構簡單、成本低廉、標定方法簡單。
【技術實現步驟摘要】
本專利涉及激光主動光電儀器的性能測試及輔助光校裝置，特別適用于同時存在發射及接收光學系統的輔助裝校過程中，還適用于平面反射鏡法線的標定、輔助光軸配準等其他光校領域。
技術介紹
激光遙感系統是一種主動式的現代光電遙感設備,是傳統的無線電或微波雷達(radar)向光學頻段的延伸。由于所用探測波長的縮短和方向性的加強,系統的空間、時間分辨能力都得到了很大的提高，在軍事、航天、大地測繪、工程建筑等方面都有著廣泛的應用和深入的研究。其中，在航空航天遙感上，激光以其高空間分辨率、高靈敏度、單色性好、全天候等優良特性而備受青睞，在地球科學和行星科學領域有著廣泛的應用。在國內外已發展的星載激光遙感系統主要包括激光高度計、激光測距機、激光雷達等，激光遙感系統可以精確探測空間距離值，不僅可以應用于星球表面三維高度數值的探測，還可以應用于對空間目標的跟蹤、定位和導航。激光遙感系統可被安裝于飛機、衛星等測試平臺上，它主要由激光發射模塊、激光接收模塊和數據處理模塊三部分組成。激光發射模塊發射出的激光首先被打到地面、洋面上的冰塊等探測目標上，然后被目標反射回飛機或衛星等測試平臺上。激光接收模塊接收到反射回來的光信號，并把它轉換成為電信號。數據處理模塊會精確地測量出從激光發射到激光雷達接收到激光的時間，而這段時間就是激光在大氣中的傳輸時間。在這段時間內，激光行走的行程是激光遙感系統與探測目標間距離的兩倍。隨著激光遙感系統應用范圍的擴大和應用需求的提高，人們對系統的探測能力及系統穩定性要求也越來越高，這也對遙感系統的地面定標及測試性能提出了更高的要求。激光遙感系統的探測能力指標主要包括系統測距精度、探測范圍(最大測程、最小測程)、測距分辨率和探測概率(虛警率、漏警率)。而光軸配準度的變化將直接影響到系統的探測能力，這就要求能有標準的儀器或設備能對其進行測試，并及時標定出變化情況。查詢國內外有關激光遙感系統定標與測試技術的文獻和資料得知，國外所研制的每一臺激光遙感系統都會配備一套專門的測試系統，到本世紀開始采用專門的通用測試系統；而國內星載激光遙感系統的起步較晚，目前已有的是一些針對機載激光測距機的測試方法，這些測試方法大多僅關注測距能力測試，而且測試項目單一，無專門成型的測試設備，這不能滿足標定主動激光遙感系統的需要。角錐棱鏡作為一種依據臨界角原理制造的內部全反射棱鏡，它不受入射角大小的影響，將任意進入通光孔徑內的入射光線高效的按方向返回。本專利基于角錐棱鏡的自準直功能，利用分光鏡(BeamSplitter)的分光功能將兩束激光調節至互成180°,利用兩束光互成180°的特點,其中一束光模擬接收的回波并與接收光路進行光軸配準,另一束光模擬發射光并與實際發射光進行光軸配準,從而實現收發光路的同軸裝校。
技術實現思路
本專利的目的是提供一種主動光電系統的收發同軸輔助光校裝置，該專利裝置的使用，可以同時滿足同軸及偏軸發射的光電系統光校需求，該專利的特點主要體現在：1)結構簡單，可隨時測試輔助裝置的狀態，測試方法簡單；2)可滿足不同偏移量的光軸平行度裝校及測試，也可以滿足同軸光電系統的裝校及測試。本專利裝置如附圖1所示：第一單模光纖1、第二單模光纖2分別引入激光光源，第一單模光纖1引入光經第一準直鏡3準直出射，再經過分光鏡5反射后進入平行光管7并在焦面光束分析儀8上成像，記錄成像點位置；第二單模光纖2引入光經第二準直鏡4準直出射，再經過分光鏡5反射、角錐棱鏡6沿原光路返回后進入平行光管7并在焦面光束分析儀8上成像，調節第二準直鏡4使得兩束光的成像點重合，完成該裝置的裝校。撤掉角錐棱鏡6，最終第一單模光纖1、第二單模光纖2引入光的出射方向成180度，該專利裝置最終由第一單模光纖1、第二單模光纖2、第一準直鏡3和第二準直鏡4、分光鏡5共同組成，且可用于收發同軸裝校。本專利裝置可以用于主動光電系統的收發同軸輔助光校及收發光軸平行度測量，該方法由以下步驟組成：1、輔助光校裝置自檢如附圖2所示，第一單模光纖1、第二單模光纖2分別引入指定的激光光源，其中第一單模光纖1引入光經第一準直鏡3、分光鏡5反射，第二單模光纖2引入光經第二準直鏡4、分光鏡5反射、角錐棱鏡6轉向、分光鏡5透射后，兩束光一同經過平行光管7會聚于焦面處光束分析儀8上，檢測兩束激光最終在光束分析儀上成像光斑是否重合，確認重合后完成輔助光校裝置自檢，拆掉角錐棱鏡6。2、模擬回波與接收光軸配準如附圖2所示，將輔助光校裝置(包括第一單模光纖1、第二單模光纖2、第一準直鏡3、第二準直鏡4、分光鏡5)放置于接收光路10與接收望遠鏡11之間，調節輔助光校裝置整體，使得第一單模光纖1引入激光光源沿接收望遠鏡11零視場發射，同時使得第二單模光纖2引入激光光源經第二準直鏡4準直出射、再經過分光鏡5反射后進入接收光路10，第二單模光纖2引入激光即為模擬回波，利用該模擬回波與光電系統的接收光路10進行對接，調節接收光路10使得模擬回波經過接收光路10后探測器接收信號最大，完成模擬回波與接收光軸的配準。3、模擬發射與激光發射光軸配準第一單模光纖1引入激光光源經第一準直鏡3準直出射，再經過分光鏡(5)反射，該反射光即為模擬發射光，該模擬發射光與模擬回波光軸成180度，即相互之間同軸；模擬發射光再經過擴束系統11后發射，而激光發射系統9的發射光直接旁軸發射，兩束發射光經過平行光管7后會聚至焦面的光束分析儀8上，調節激光發射系統9，使得兩成像光斑重合，完成發射光軸與模擬發射光軸配準，拆掉輔助裝校裝置，完成主動光電系統的收發同軸配準。4、輔助收發光軸平行度測量在步驟3中，拆除輔助裝校裝置之前，分別測試兩束發射光在光束分析儀8上成像光斑位置，計算兩成像光斑中心位置偏差δ，則待測系統的收發光軸調節精度滿足：α1=arctan(δf′)]]>其中，f’為平行光管7的焦距。由于角錐棱鏡存在一定的回轉精度，該回轉精度經過擴束系統11發射后，對外的固定偏差為，為擴束系統11的擴束倍數。本專利不僅能滿足共軸型或共光路型激光收發同軸度的測量，而且可以對不同偏移量的非共軸光軸的平行度進行測量，該專利的特點主要體現在：1)本專利裝置結構簡單，成本低廉；2)本專利方法簡單，基于角錐棱鏡的自準直功能，利用分光鏡(BeamSplitter)的分光功能將兩束激光調節至互成180度,利用兩束光互成180度特點來輔助收發同軸裝校，且該專利裝置自檢方法簡單有效；3)本專利可滿足不同偏移量的光軸平行度裝校，也可以滿足同軸光電系統的裝校及測試；附圖說明圖1為主動光電系統的收發同軸輔助光校裝置光校示意圖圖2為主動光電系統的收發同軸光校光路具體實施方式以下結合附圖對本專利方法的實施實例進行詳細的描述。本專利中所采用的主要器件描述如下：1)第一單模光纖1、第二單模光纖2：采用Thorlabs公司型號為SM600的單模光纖，其主要性能參數：工作波段為600-800nm；光纖模場直徑為4.6um@680nm，包層芯徑125±1um，截至波長為550±50nm；2)第一準直鏡3、第二準直鏡4：采用Thorlabs公司型號為352280-B的準直鏡，其主要性能參數：工作波段為600-1050nm；焦距為18.4mm，口徑6本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種主動光電系統的收發同軸輔助光校裝置，包括第一單模光纖(1)、第二單模光纖(2)、第一準直鏡(3)、第二準直鏡(4)、分光鏡(5)，角錐棱鏡(6)、平行光管(7)、光束分析儀(8)為輔助調節裝置，其特征在于：第一單模光纖(1)、第二單模光纖(2)分別引入激光光源，其中第一單模光纖(1)引入光經第一準直鏡(3)準直出射，再經過分光鏡(5)反射后進入平行光管(7)并在焦面光束分析儀(8)上成像，記錄成像點位置；第二單模光纖(2)引入光經第二準直鏡(4)準直出射，再經過分光鏡(5)反射、角錐棱鏡(6)沿原光路返回后進入平行光管(7)并在焦面光束分析儀(8)上成像，調節第二準直鏡(4)使得兩束光的成像點重合；撤掉角錐棱鏡(6)，最終第一單模光纖(1)、第二單模光纖(2)引入光的出射方向成180度，并用來對收發同軸進行輔助光校。
【技術特征摘要】
1.一種主動光電系統的收發同軸輔助光校裝置，包括第一單模光纖(1)、第二單模光纖(2)、第一準直鏡(3)、第二準直鏡(4)、分光鏡(5)，角錐棱鏡(6)、平行光管(7)、光束分析儀(8)為輔助調節裝置，其特征在于：第一單模光纖(1)、第二單模光纖(2)分別引入激光光源，其中第一單模光纖(1)引入光經第一準直鏡(3)準直出射，再經過分光鏡(5)反射后進入平行光管(7)并在焦面光束分析儀(8)上成像，記錄成像點位置；第二單模光纖(2)引入光經第二準直鏡(4)準直出射，再經過分光鏡(5)反射、角錐棱鏡(6)沿原光路返回后進入平行光管(7)并在焦面光束分析儀(8)上成像，調節第二準直鏡(4)使得兩束光的成像點重合；撤掉角錐棱鏡(6)，最終第一單模光纖(1)、第二單模光纖(2)引入光的出射方向成180度，并用來對收發...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳金才，何志平，舒嶸，王建宇，
申請(專利權)人：中國科學院上海技術物理研究所，
類型：新型
國別省市：上海;31
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。