[发明专利]一种哈特曼复合传感器内各探测器光轴基准实时探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种哈特曼复合传感器内各探测器光轴基准实时探测方法，复合传感器包含接收光路和发射光路两路探测器，该方法有效消除了各探测器工作过程中由于温漂或振动带来的光轴相对变化，实现接收光路和发射光路同轴，适合长时间连续工作条件下激光发射。

背景技术

自适应光学系统中的光束稳定系统是一种实时校正光束整体漂移的光学系统，一般包括光束倾斜传感器、倾斜镜和电控系统，由光束倾斜传感器(一般可以采用哈特曼波前传感器)实时探测得到光束倾斜像差的大小，计算得到倾斜镜所需电压，实时控制倾斜镜进行补偿，实现对光束整体漂移的控制，使得光束的传播方向保持稳定不变。

原有的典型光束稳定系统中光束倾斜传感器用于探测光束漂移情况时，通常总是针对光路中某一扰动源进行。实际上除了外部的扰动，激光器本身的光束漂移现象也需要克服，且很多情况下外部的扰动源也有可能不止一个，原来的光束稳定系统不能同时兼顾进行全光路倾斜像差校正。在工学博士学术论文“自适应光学波前探测新概念研究，侯静”中提出一种全光路光束稳定系统，用于分别探测内外光路的光束倾斜像差，实现对全光路的光束整体漂移的校正，达到光束稳定的目的，但这种方法采用双哈特曼传感器模式时，忽略了复合传感器内部各子传感器本身振动或温漂带来的倾斜误差，是一种伪全光路光束稳定系统，复合传感器工作过程中各子传感器探测CCD温漂或振动等会带来光轴基准变化，使得发射轴与接收轴不重合，造成发射光不能准确到达预定目标。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种哈特曼复合传感器内各探测器光轴基准在线实时探测方法，这种方法可以有效避免发射轴与接收轴的差别，实现光束发射轴与接收轴的同轴发射，真正实现全光路光束稳定。

本发明的技术解决方案是：一种哈特曼复合传感器内各探测器光轴基准实时探测方法，其特征在于：所述哈特曼复合传感器包含接收光路和发射光路两路子传感器，在哈特曼复合传感器内部加入一路准直细光束激光基准信标，通过分光模块后所述信标分别进入两路子传感器，两路子传感器校正光束均为带中心遮拦光束，利用微透镜阵列基片中心遮拦处的聚集透镜将准直细光束激光基准信标成像于各子传感器中的探测器，在工作时同时测量两路探测器各自的基准信标质心偏移相对基准位置的变化量，根据此变化量进行实时闭环控制，控制方法为：首先在工作前两路子传感器分别对基准信标光斑质心位置标定，得到并保存基准信标在两路探测器的质心位置；然后在工作过程中实时测量两路探测器基准信标光斑质心位置，此时的质心位置由于探测器热漂移或振动等原因与起始位置发生变化，工作时的质心位置与工作前的标定位置相减即得到两路探测器的光轴基准相对变化，最后将光轴基准相对变化数据加入闭环控制实现发射光路与接收信标光路同轴。

所述的准直细光束激光基准信标不要求为严格的标准平面波，并且整体倾斜基准信标波长与各子传感器主信标波长不相同。

所述微透镜阵列加工工艺首先根据传感器子孔径排布和主激光波长刻蚀微透镜，中心遮拦处针对基准信标波长的单聚集透镜可采用刻蚀方式，也可采用粘接单透镜方式。

本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明使用一路准直细光束作为光轴基准信标，同时实时探测复合传感器内两路探测器光轴基准的变化，闭环控制可有效消除各探测器工作过程中由于温漂或振动带来的光轴基准变化，避免了发射轴与接收轴的轴差，实现光束发射轴与接收轴的同轴发射，真正实现全光路光束稳定。本发明中的光轴基准信标位于复合传感器内部，可避免外部振动等原因带来的误差，实现方法简单有效可靠。

附图说明

图1所示为本发明实施的自适应光学系统布局，其中细虚线框部分为复合传感器的示意图；

图2所示为本发明实施的子传感器中重要部件微透镜阵列的示意图；

图3所示为本发明实施的复合传感器的内部布局示意图。

具体实施方式