專利名稱：光路耦合對準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及兩個及兩個以上光學(xué)平臺間的光路耦合對準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
某些情況下，受到空間或環(huán)境的限制，大型光學(xué)實驗的光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)常被置放于兩個或兩 個以上的光學(xué)平臺上，例如將龐大的激光器置于一個獨立的平臺。因此系統(tǒng)工作時，就需要 將一個平臺的光引入到另一個平臺上，進(jìn)而對光路進(jìn)行耦合對準(zhǔn)。目前通常采用手工調(diào)整的 方法，調(diào)整光路中的反射元件使光路的光瞳和光軸滿足一定的要求，該對準(zhǔn)方法繁瑣，且不 具有實時性，特別是對于復(fù)雜的光路，有時需要花費很長的時間，而且對對準(zhǔn)精度也沒有一 個客觀定量的評價。手動對準(zhǔn)方法對準(zhǔn)后還要求平臺具有很好的穩(wěn)定性，無法抑制平臺本身 振動帶來的誤差量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種光路快速耦合對準(zhǔn)方法， 以克服現(xiàn)有光路耦合方法精度低、穩(wěn)定性差、不具實時性的缺陷。本發(fā)明利用快速反射鏡和 光電探測器自動的實現(xiàn)對準(zhǔn)，提高了對準(zhǔn)精度。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是光路耦合對準(zhǔn)方法，其特征在于引入一
束信標(biāo)光，通過光軸快速控制反射鏡、光瞳快速控制反射鏡、光軸探測器和光瞳探測器實現(xiàn) 光路的耦合對準(zhǔn)，利用光軸探測器和光瞳探測器的輸出脫靶量分別來驅(qū)動光軸快速反射鏡和 光瞳快速反射鏡實現(xiàn)自動對準(zhǔn)。
所述的光瞳探測器與光瞳快速控制反射鏡組成閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)對光瞳的對準(zhǔn)；光軸探測 器與光軸快速控制反射鏡組成閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)對光軸的對準(zhǔn)。
所述的光瞳探測器、光軸探測器可以是位置敏感傳感器PSD，或其它的二維陣列探測器。
所述的信標(biāo)光可以是細(xì)光束，也可以是粗光束。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點是本發(fā)明利用快速反射鏡作為執(zhí)行元件，光電探 測器作為探測處理元件，有效的提高了光路的耦合對準(zhǔn)的速度，同時可以有效克服平臺本身 帶來的振動，提高了對準(zhǔn)精度，可將此方法廣泛應(yīng)用于兩個及兩個以上光學(xué)平臺間的光學(xué)系 統(tǒng)中。本發(fā)明的光路快速耦合對準(zhǔn)方法，克服了現(xiàn)有光路耦合方法精度低、穩(wěn)定性差、不具實時性的缺陷。利用單一信標(biāo)光同時實現(xiàn)了光瞳和光軸偏差量的指示。


圖1是本發(fā)明第一實施例的耦合對準(zhǔn)方法的原理圖； 圖2是本發(fā)明第二實施例的耦合對準(zhǔn)方法的原理圖； 圖3是本發(fā)明的光路耦合對準(zhǔn)方法的流程示意圖。
圖中l(wèi)表示激光器，2表示發(fā)射分光鏡，3表示光軸快速控制反射鏡，4表示A光學(xué)平 臺，5表示平臺間的光路，6表示光瞳快速控制反射鏡，7表示B光學(xué)平臺，8表示驅(qū)動控制 單元，9表示接收分光鏡，IO表示分光鏡，ll表示光瞳探測器，12表示聚焦鏡，13表示光 軸探測器，14表示激光縮束單元。 具體實施方案
下面結(jié)合附圖及具體實施方式
進(jìn)一步詳細(xì)介紹本發(fā)明。
實施例1
圖1為本發(fā)明第一實施例的耦合對準(zhǔn)方法的原理圖，本實施方式通過引入一細(xì)光束信標(biāo) 光完成A光學(xué)平臺4和B光學(xué)平臺之間7的光路5的耦合對準(zhǔn)。光瞳探測器11和光瞳快速 控制反射鏡6組成閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)光瞳的耦合對準(zhǔn)；光軸探測器13與光軸快速控制反射鏡3 組成閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)光軸的耦合對準(zhǔn)。激光器1發(fā)出的信標(biāo)光經(jīng)過發(fā)射分光鏡2后，經(jīng)光軸 快速控制反射鏡3、光瞳快速控制反射鏡6、接收分光鏡9、分光鏡IO，反射光直接進(jìn)入光瞳 探測器11，透射光經(jīng)過聚焦鏡12聚焦后成像在光軸探測器13上。光軸探測器13、光瞳探測 器11除了可以是位置敏感傳感器PSD外，也可以是其他的二維陣列光電探測器，如電荷耦 合器件CCD。光瞳探測器11與光瞳快速控制反射鏡6組成閉環(huán)系統(tǒng),實現(xiàn)對光瞳的對準(zhǔn)。光 軸探測器13與光軸快速控制反射鏡3組成閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)對光軸的對準(zhǔn)。整個閉環(huán)系統(tǒng)的驅(qū) 動控制由驅(qū)動控制單元8控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、處理及反射鏡的驅(qū)動。
實施例2
圖2為本發(fā)明第二實施例的耦合對準(zhǔn)方法的原理圖，本實施方式通過引入一粗光束信才示 光完成A光學(xué)平臺4和B光學(xué)平臺之間7的光路5的耦合對準(zhǔn)。光瞳探測器11和光瞳快速 控制反射鏡6組成閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)光瞳的耦合對準(zhǔn)。光軸探測器13與光軸快速控制反射鏡3 組成閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)光軸的耦合對準(zhǔn)。本實施例與第一實施例的不同點僅在于增加了一激光 縮束單元14，激光縮束單元將粗光束信標(biāo)光縮束成細(xì)信標(biāo)光，以匹配探測器靶面大小。同樣 此處的探測器不局限于PSD,可以用其它的二維陣列探測器來代替。
利用實施例一和實施例二對光路進(jìn)行耦合對準(zhǔn)時，具體的光路耦合對準(zhǔn)方法的流程如圖 3所示，該方法主要包括以下步驟步驟301、激光器1開啟，信標(biāo)光由激光器l發(fā)出，光瞳探測器ll、光軸探測器13、光 軸快速控制反射鏡3、光瞳快速控制反射鏡6、驅(qū)動控制單元8工作初始化；
步驟302、光瞳探測器11和光軸探測器13探測到信標(biāo)光，計算在耙面上的質(zhì)心位置；
步驟303、將光瞳探測器li檢測到的偏差量作為光瞳快速控制反射鏡6閉環(huán)回路的給定 量，驅(qū)動控制單元8驅(qū)動光瞳快速控制反射鏡6工作；
步驟304、將光軸探測器13檢測到的偏差量作為光軸快速控制反射鏡3閉環(huán)回路的給定 量，驅(qū)動控制單元8驅(qū)動光軸快速控制反射鏡3工作；
步驟305、重復(fù)步驟303和304，直到驅(qū)動控制單元8收到的光瞳偏差量和光軸偏差量為 零，系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行鎖定，便可實現(xiàn)對光路的耦合對準(zhǔn)。
由上述可知，本發(fā)明方法利用快速反射鏡作為執(zhí)行元件，光電探測器作為探測處理元件， 有效的提高了光路的耦合對準(zhǔn)的速度，同時可以有效克服平臺本身帶來的振動，提高了對準(zhǔn) 精度，可將此方法廣泛應(yīng)用于兩個及兩個以上光學(xué)平臺間的光學(xué)系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1、光路耦合對準(zhǔn)方法，其特征在于引入一束信標(biāo)光，通過光軸快速控制反射鏡、光瞳快速控制反射鏡、光軸探測器和光瞳探測器實現(xiàn)光路的耦合對準(zhǔn)，利用光軸探測器和光瞳探測器的輸出脫靶量分別來驅(qū)動光軸快速反射鏡和光瞳快速反射鏡實現(xiàn)自動對準(zhǔn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路耦合對準(zhǔn)方法，其特征在于光瞳探測器與光瞳快速控制 反射鏡組成閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)對光瞳的對準(zhǔn)；光軸探測器與光軸快速控制反射鏡組成閉環(huán)系統(tǒng)， 實現(xiàn)對光軸的對準(zhǔn)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路耦合對準(zhǔn)方法，其特征在于光瞳探測器、光軸探測器可 以是位置敏感傳感器PSD，或其它的二維陣列探測器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路耦合對準(zhǔn)方法，其特征在于所述的信標(biāo)光可以是細(xì)光束， 也可以是粗光束。
全文摘要
光路耦合對準(zhǔn)方法，引入一束信標(biāo)光，在兩個獨立的光學(xué)平臺的光路中分別放置一快速控制反射鏡，分別叫光軸快速控制反射鏡和光瞳快速控制反射鏡，在光學(xué)平臺上放置檢測光軸和光瞳偏移的光軸探測器和光瞳探測器，光瞳探測器與光瞳快速控制反射鏡組成閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)對光瞳的對準(zhǔn)，光軸探測器與光軸快速控制反射鏡組成閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)對光軸的對準(zhǔn)。本方法利用快速控制反射鏡作為執(zhí)行元件，光電探測器作為探測處理元件，有效的提高了光路的耦合對準(zhǔn)的速度，同時可以有效克服平臺本身帶來的振動，提高了對準(zhǔn)精度，可將此方法廣泛應(yīng)用于兩個及兩個以上光學(xué)平臺間的光學(xué)系統(tǒng)中。
文檔編號G02B27/30GK101482654SQ20091007825
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月23日
發(fā)明者波 亓, 仲崇峰, 戈 任, 包啟亮, 吳瓊雁 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所