[发明专利]一种基于子孔径分割的光路耦合对准装置及对准方法

说明书

技术领域

本发明涉及两个及两个以上光学平台间一种光路耦合对准方法，尤其涉及一种新型的基于子孔径分割的光路耦合对准装置及对准方法。

背景技术

在光学技术的很多应用领域中，经常遇到一个光路耦合对准技术问题。如在大型激光发射系统中,为了制造、装配和调试的方便，激光器系统、光束传输变换系统、光束发射和接收系统等分别置于两个或多个独立光学平台上。即使事先用直尺、铅锤、水平仪等进行事先较准，由于环境温度变化和重力作用，一定时间后两个光学平台间不可避免存在相对位置误差。由于光波长在微米量级，对光束对准的误差要求较高。为此通常需要一套专门的光轴对正和光瞳对准装置，用于保证两个光学平台间的光轴、光瞳对准。这套装置有时也被形象地称作“光学绞链”。光束穿过多个平台时，光束传输相关的两两平台间需要进行光轴、光瞳对准。不同的应用要求需要不同类型的光轴、光瞳对准方法和装置。

目前已公开的申请号为200910078257.8的专利申请中提到一种光路耦合对准方法，使用两个传感器分别探测光瞳和光轴偏移，使用相应的光瞳对正快速控制反射镜和光轴对准快速控制反射镜，实现光路的对准。该方法的缺点是采用两个传感器，占用空间大，结构复杂，成本高，控制复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于子孔径分割的光路耦合对准装置及方法，在实现快速校正，对准精度高的同时，具有占用空间小，结构简单，成本低的优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：如图1所示，基于子孔径分割的光路耦合对准装置，包括第一倾斜镜1和第二倾斜镜2、由缩束系统301和302、微透镜阵列303和CCD探测器304组成的基于子孔径分割的传感器3、控制驱动单元4、分光镜5。利用该装置将第一平台8上的第一光学系统6和第二平台9上的第二光学系统7的光瞳对正和光轴对准。其中光源在第一平台8的第一光学系统6上。

所述的传感器可以是哈特曼传感器或其他基于子孔径分割的传感器。

本发明所述的基于子孔径分割的光路耦合对准方法通过以下步骤实现：

（1）定标阶段

在静态条件下手动调整光路，使得第一光学系统6的光束光瞳对正、光轴对准近似理想的进入第二光学系统7，基于子孔径分割的传感器3对光束进行分割聚焦到CCD上，获得标定状态下光斑阵列数据，计算标定的总体光斑质心(X_c,Y_c)作为光轴对正偏差计算的标定值，各子孔径光斑质心(x_ck,y_ck)作为光轴对准偏差计算的标定值；

所述基于子孔径分割的传感器上第k个子孔径光斑质心的计算公式为：

xck=ΣkxijIijΣkIij,]]>yck=ΣkyijIijΣkIij]]>

其中x_ij,y_ij是第k个子孔径内各象素点的x和y方向的坐标值，I_ij为对应象素点的光强。所述的传感器上光斑的总体质心计算公式为：