[发明专利]基于双哈特曼传感器的全光路像差校正系统及校正方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及到全光路像差校正系统及数据融合领域，特指一种基于双哈特曼传感器的全光路像差校正系统及校正方法。

背景技术

在高能激光系统中，分光镜是用来连接强光光路和弱光测量系统的重要光学器件，系统依据分光镜透射出来的弱光来感知强光光路中高功率激光的波前像差，并采用自适应光学技术实施校正使系统出口光束质量达到最佳。在采用常规自适应光学技术的高能激光系统中，分光镜像差，包括自身静态像差和在高功率激光辐照下产生的动态像差，处于系统波前传感器的探测“盲区”，是影响系统出口光束质量的重要因素之一。

目前，扫除分光镜像差探测盲区，实现全光路像差校正的途径之一是采用共光路/共模块(CP/CM)自适应光学技术。1999年，Kenneth W.Billman首次发表CP/CM技术原理文章[Kenneth W.Billman，“Airborne laser system common path/common mode design approach”，SPIE 3706，196-203(1999)]。后续资料表明，CP/CM技术减小了分光镜像差影响，对提高机载激光武器(ABL)系统的集成性和可靠性都发挥了重要作用。但由于保密原因，公开文献资料比较少。中科院光电技术研究所和国防科学技术大学联合开展了CP/CM技术研究，在国内首次实现了基于CP/CM技术的自适应光学全系统像差校正。CP/CM技术在原理上较为成熟，但是实际工作效能受器件质量影响较大，系统中关键器件——角反射器的构造误差是阻碍该技术广泛应用的主要因素。角反射器的二面角误差、面形精度等都会使出射波的保真度下降，而CP/CM系统对角反射器自身构造缺陷引入的像差是无法探测的，这使得自适应系统的波前探测数据可信度变差，波前校正盲目性增加。特别在中红外激光波段，构造保真度高、衍射效应小的角反射器件是国内仍未攻破的技术难题。

在自适应光学系统中，当波前校正器的控制信号来自两台或多台波前传感器时，传感器之间的数据融合方式就尤为重要。但是，传统的数据融合方法都需要用到波前传感器与校正器之间的响应矩阵，对于结构布局不同的哈特曼来说，就需要分别测量多个响应矩阵并在此基础之上进行转换运算。这种融合方式数据处理过程较为复杂，且融合精度受到响应矩阵测量精度的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、实现简便、能够解决现有技术受器件构造工艺制约的问题、可提高多传感器之间的数据融合效率、可有效提升高能激光系统出口光束质量的基于双哈特曼传感器的全光路像差校正系统及校正方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于双哈特曼传感器的全光路像差校正系统，它包括高能激光器、波前校正器、分光镜、光束质量评价系统、内光路哈特曼传感器、第一哈特曼传感器、第二哈特曼传感器、数据融合组件和高压放大器；所述波前校正器包括倾斜镜和变形镜，所述高能激光器发出的高功率激光依次先后入射至倾斜镜和变形镜，再以一定角度入射至分光镜的前表面，其中一部分能量被分光镜反射至光束质量评价系统中，另一部分能量透射光被内光路哈特曼传感器接收并用于探测高能激光器的内部像差；所述第一哈特曼传感器和第二哈特曼传感器置于分光镜的前、后两侧并用于协同探测分光镜的透射和反射像差，探测数据实时传送给数据融合组件，所述数据融合组件完成数据预处理后与内光路哈特曼传感器的测量数据融合进而计算控制电压输出给高压放大器，从而驱动波前校正器完成全光路像差校正。

作为本发明系统的进一步改进：

所述数据融合组件包括第一计算机和第二计算机，所述第一哈特曼传感器和第二哈特曼传感器探测的数据传送给第一计算机，所述第一计算机完成数据预处理并将数据传递给第二计算机，所述第二计算机用于将预处理数据与内光路哈特曼测量数据融合。

所述第一哈特曼传感器与第二哈特曼传感器的工作波长相同。

所述第一哈特曼传感器位于分光镜的前方，采用自准直工作模式；所述第二哈特曼传感器位于分光镜后方，采用接收外来信号光工作模式。

本发明进一步公开了一种采用上述校正系统的基于双哈特曼传感器的全光路像差校正方法，步骤为：

(1)、测量第一哈特曼传感器、第二哈特曼传感器相对内光路哈特曼传感器的子孔径光斑偏移量比例因子；

(2)、打开高能激光器可见导引光源，调整光路，使导引光穿过主光路后被光束质量评价系统接收，使两台哈特曼传感器分别位于分光镜的前后两侧；