[发明专利]一种自校准型激光收发光轴平行度测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光轴平行度测量技术，特别是指一种具有自校准功能的激光收发光学系统光轴平行度的测量装置及方法。

背景技术

激光主动光电仪器是一种主动式的现代光学遥感设备,是传统的无线电或微波雷达(radar)向光学频段的延伸。由于所用探测波长的缩短和方向性的加强，系统的空间、时间分辨能力都得到了很大的提高。

在国内外已发展的星载激光遥感系统主要包括激光高度计、激光测距机、激光雷达等，激光遥感系统可以精确探测空间距离值，不仅可以应用于星球表面三维高度数值的探测，还可以应用于对空间目标的跟踪、定位和导航，在航天科学探测和军事中将发挥重要作用。

高空间分辨率及远距离探测是主动光电仪器的发展趋势，这就要求激光发散角及回波接收瞬时视场尽可能小，有的甚至达到微弧度量级，客观上对该类仪器的发射和接收光轴平行度提出了很高的要求。

收发光学系统的光轴是否严格对准，将直接影响回波能量的接收，甚至可能接收不到回波，影响整个系统的正常工作。主动光电仪器在组装及调试完成后，必须检测系统收发光轴是否平行，以判断仪器是否达到最佳性能。另外，仪器组装完成后，在使用中会受到力、热、电等不同环境的影响，因此，准确的检测仪器收发光轴的平行度的变化对于确定仪器的技术状态是非常重要的。

现有测试方法及技术一般对每一台激光系统都研制一套相应的测试装置，如：火星探测激光高度计MOLA 和水星探测激光高度计MLA 的测试，以及我国专利“一种测量激光测距系统收发轴配准度的测试装置和方法专利申请号200710040397.7”所述的测试方法及装置。

上述方法及装置有二个方面的不足：一是装置无法自校准，二是装置不能适应不同偏移量的收发光轴的测试。

发明内容

本发明旨在克服现有装置无法自校准的缺陷，同时提高测试装置的适应性，提出一种具备自校准功能的激光收发光轴平行度测量方法及装置，以便适用于不同偏移量的激光主动光电仪器的光轴平行度测试。

本发明的测试装置主要包括：反射型光束分析单元3、模拟回波源4、二维光束指向扫描单元5、系统自检光路组件6 和接收光轴偏移调整单元7。其中：所述的模拟回波源4由光纤激光器401、光束准直器402和孔径光阑403组成，用于模拟激光回波；所述的系统自检光路组件6由一个垂直入射的分光镜601、两个45°入射的分光镜602，603和一个平面反射镜604组成，用于产生相互平行的基准光束D及模拟回波光束C，模拟回波光束C由被测系统接收，基准光束D入射至反射型光束分析单元3即作为初始光路调整时的基准，同时也用于测试装置自校准；所述的接收光轴偏移调整单元7由两块相互平行的第一平面反射镜701和第二平面反射镜702组成，作用是调整模拟回波光束的出射位置以适应不同被测仪器的收发轴偏移量。

本发明自校准型激光收发光轴平行度测量方法，由以下步骤实现。

A：自校准实现方式。

如图1 所示，模拟回波源4发出的光束B经过垂直入射的分光镜601后，一部分作为模拟回波光束C从一号45°入射分光镜602透射出去被待测系统接收，另一部分反射后先被二号45°入射分光镜603反射至平面反射镜604，由平面反射镜604反射回的光分为两束，一束作为基准光束D入射至反射型光束分析单元3，另一束经原路返回后又被垂直入射的分光镜601反射，经过第一束相同的光路后再次入射至反射型光束分析单元3作为自校准光束E。装置正常工作状态下，基准光束D和自校准光束E在反射型光束分析单元3中形成的光斑完全重合，如果光路中某一个或几个元件发生偏离，两束光的光斑在反射型光束分析单元3上同样会发生偏离，由此实现装置的自校准。

B：光轴平行度测量方法。