[实用新型]角锥棱镜回射光斑定位精度检测装置

说明书

为了解决现有角锥棱镜回射光斑定位精度检测装置精度较低、设计难度高的问题，本实用新型提供了一种检测精度高、设计简单的角锥棱镜回射光斑定位精度检测装置。本实用新型首先对光路光轴进行标校以减小系统误差对检测精度的影响，然后通过振动模拟平台模拟不同星上振动情况，采用刷新率高的四象限探测器作为探测元件实现了光斑中心位置误差的高精度测量。

技术领域

本实用新型属于空间激光通信领域，涉及一种光斑位置检测装置与方法，具体涉及一种角锥棱镜回射光斑定位精度检测装置。

背景技术

角锥棱镜是一种高精度逆向反射光学元件，因为其具有很好的光束回射特性，而被广泛应用在合作目标的激光测距、空间激光通信中。在空间激光通信粗、精跟踪光路光轴的标校中，角锥反射器起着非常重要的作用，其回射光斑的性质决定了在轨光通信卫星粗精跟踪视轴的指向误差，最终影响到空间激光通信的质量。

空间激光通信中，造成角锥棱镜回射光斑定位误差的原因有多种，如星上高频振动造成的误差、角锥棱镜综合角误差、角锥棱镜后向衍射造成回射光斑能量不均匀分布等。目前采用的角锥棱镜光斑定位精度检测装置是基于CCD(Charge-coupled Device)的自准直法。由于CCD像素响应度不均、刷新率低等问题，造成检测精度低、在高频振动的模拟环境下不适用。另外，自准直法需要获得两个光斑并进行对比，但是由于检测时两个光斑不能有重叠，需要对CCD探测器进行“开窗”处理，增加了装置的设计难度。

实用新型内容

为了解决现有角锥棱镜回射光斑定位精度检测装置精度较低、设计难度高的问题，本实用新型提供了一种检测精度高、设计简单的角锥棱镜回射光斑定位精度检测装置。

本实用新型的技术方案是：

角锥棱镜回射光斑定位精度检测装置，包括数据采集处理系统；其特殊之处在于：

还包括沿同一光路依次设置的激光器、扩束准直光学系统、光阑和分光镜；

激光器与扩束准直光学系统通过光纤连接；

光阑的开口大于等于待测角锥棱镜的口径；

定义分光镜面向光阑的面为第一入射面，另一面为第二入射面；在分光镜第一入射面的反射光路上，设置有平面反射镜，在分光镜第二入射面的反射光路上依次设置有汇聚透镜和与所述数据采集处理系统相连的四象限探测器；四象限探测器位于汇聚透镜的焦面上；

振动模拟平台用于固定放置待测角锥棱镜和所述激光器、扩束准直光学系统、光阑、分光镜、汇聚透镜和四象限探测器，并提供模拟的星上振动环境；

定义光阑输出光路光轴方向为Y轴正向，从分光镜入射至汇聚透镜的光束光轴方向为Z轴负向，根据左手坐标系确定X轴正向；将四象限探测器靶面的四个像元中任一个记为A像元，以A像元为起点逆时钟顺序编号，依次记为B像元、C像元和D像元，四象限探测器通过六自由度调节平台安装在所述振动模拟平台上，其位置和姿态应使得所述A像元和B像元的分割线与X轴和Y轴的夹角均为45°；

数据采集处理系统采集所述四象限探测器四个像元的输出电流值，采用对角算法计算待测角锥棱镜的回射光斑定位精度。

进一步地，所述激光器、扩束准直光学系统、光阑、分光镜、待测角锥棱镜、汇聚透镜和四象限探测器与振动模拟平台均为刚性连接。

本实用新型的优点是：

考虑到激光器输出的光能量分布为高斯光，输入光的平行度将会影响到四象限探测器靶面光能量的分布，因此本实用新型将激光器与扩束准直系统采用光纤连接，以获取较优质的高斯分布平行光；

通过先标校后检测的方法，消除了系统误差的干扰，提高了检测精度；