[发明专利]一种实时补偿的大口径准直波前误差检测装置及方法

权利要求书

1.一种实时补偿的大口径准直波前误差检测装置，包括光束采样子装置和光束接收子装置，所述光束采样子装置由五棱镜（5），直线导轨（6）和第二CCD（8）组成，其特征在于：

还包括光束补偿子装置，所述光束补偿子装置由激光器（1）、分光棱镜（3）、第一CCD（2）、直角棱镜（4）和第三CCD （9）组成，所述分光棱镜（3）位于激光器（1）的发射光路上，分光棱镜（3）的分光面与光轴成45度角，直角棱镜（4）的斜面上镀有半透半反膜，直角棱镜（4）的直角面垂直于直线导轨设置，直角面产生反射光束返回分光棱镜（3），最后由第一CCD（2）接收；另一束光进入直角棱镜（4）并两次反射后平行于原光路出射，被第三CCD（9）接收；

所述直线导轨（6）置于待测准直光束的垂直照射方向的光路中，且待测准直光束的束宽应小于所述直线导轨（6）的长度；

所述直角棱镜（4）和五棱镜（5）固定在底座（10）上，底座（10）可活动地设置于直线导轨（6）上，五棱镜（5）主截面锐角的一边所在面向来光方向，该面成为光束入射面，另一边所在面为光束出射面，二者一起设置于直线导轨（6）上；

所述第二CCD（8）与成像透镜（7）同轴设置于五棱镜（5）的出射光路上，成像透镜（7）位于光束出射面和第二CCD（8）之间，第二CCD（8）位于成像透镜（7）的焦点处。

2.如权利要求1所述的实时补偿的大口径准直波前误差检测装置，其特征在于：所述直角棱镜为等腰直角棱镜。

3.如权利要求1或2所述的实时补偿的大口径准直波前误差检测装置，其特征在于：所述第一CCD（2）、第二CCD（8）和第三CCD（9）是面阵CCD。

4.如权利要求1所述的装置提供的一种大口径准直波前检测方法，其特征在于，包括下述步骤：

五棱镜（5）沿着直线导轨（6）扫描准直光束束宽的过程中，各个轴上的转动误差会在第二CCD（8）上反映出来，随着转动方向的改变，第二CCD（8）上的光斑在不同的方向发生改变；

随着五棱镜（5）在导轨上转动，直角棱镜（4）也同时发生转动，当直角棱镜（4）发生转动时，激光器（1）发出的光束在第一CCD（2）和第三CCD（9）的光斑位置就会产生变化，两个CCD上的光斑在不同方向的位移就是第二CCD（8）上的光斑在不同方向的位移分量；

记第二CCD（8）上的光斑坐标为(X1,Y1), 第一CCD（2）上的光斑坐标为(X2,Y2)，第三CCD（9）上的光斑坐标为(X3,Y3)，则五棱镜（5）运动一次之后再经过补偿得准直光束的光斑坐标为：

，

当五棱镜（5）绕Y轴转动时，第一CCD（2）上的光斑只在垂直方向上变化，则X2=0，因此：

，

第二CCD（8）上经过补偿后的光斑中心与第二CCD（8）中心位置在X方向上的距离为d，第二CCD（8）与成像透镜（7）的距离为f，则准直光束在X方向上的斜率为：tanθ=d/f；

五棱镜（5）沿着直线导轨（6）扫描整个准直光束，可以得到准直光束在X方向的某一条线上各子光束的斜率，经过计算即可得到整个准直光束在一维方向上的波前分布。