[发明专利]一种自适应光栅拼接误差控制方法

权利要求书

1.一种自适应光栅拼接误差控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、第一子光栅与第二子光栅首次拼接：第一子光栅固定在光路系统中，第二子光栅安装在光栅架正面上并由驱动机构进行驱动，与第一子光栅进行拼接；固定光栅与拼接的两子光栅形成压缩光栅，激光束经过压缩光栅衍射后再经过聚焦透镜显示在科学级面阵CCD上，通过监测科学级面阵CCD上的远场焦斑形状及大小，焦斑强度，对第一子光栅和第二子光栅的拼接进行调整，使角度误差、位移误差控制在满足配对补偿理论数值之下，然后对第二子光栅进行固定；第一传感器阵列安装于光栅架背面上，并产生第二子光栅各自由度数据，由远场监测系统记录第一传感器阵列各数据；

步骤二、将误差补偿镜和小口径反射镜放置在激光射入口，激光束首先由误差补偿镜和小口径反射镜反射后激光束变为两束，其中小口径反射镜反射的光束为第一反射激光束，误差补偿镜反射的光束为第二反射激光束，两束反射激光由透镜组进行扩束后经过片状放大器提升激光束能量，而后进入固定光栅衍射，衍射入拼接第一子光栅和第二子光栅，其中第一激光束射入第一子光栅，第二激光束射入第二子光栅，第一子光栅和第二子光栅的光束衍射后通过聚焦透镜后在CCD上成像；所述小口径反射镜固定在光路中，所述误差补偿镜可由传动机构进行多维度调节，第二传感器阵列产生误差补偿镜各自由度数据；由远场监测系统记录第二传感器阵列各数据；

步骤三、远场同步监测系统监测各传感器阵列传感器数据，并监测远场焦斑信息，根据远场焦斑信息，调节误差补偿镜，使远场焦斑达到理想状态，记录第一传感器阵列和第二传感器阵列各数据；此时得到的各数据为理想焦斑时数据；

步骤四、当第二子接光栅随着时间过去而产生新的角度误差和位移误差时，第二传感器阵列会及时将数据传送给远场监测系统，并由远场监测系统对比理想焦斑时第一传感器阵列的各数据，得出新的光栅拼接误差的角度和错位信息；远场同步监测系统根据光栅拼接误差的角度和错位信息，根据矩阵光学原理，误差补偿镜与第二子光栅光路具有对应函数关系，因而得出误差补偿镜各自由度调整量，并发出指令微调误差补偿镜，使远场焦斑逐步改善；

步骤五、重复步骤三、步骤四，直到远场焦斑达到最佳效果。

2.根据权利要求1所述的一种自适应光栅拼接误差控制方法，其特征在于：所述误差补偿镜多维度调节具体为可调整的方向分别是沿镜面法向(Z向)的平移，及绕X和Y轴的旋转。

3.根据权利要求1所述一种自适应光栅拼接误差控制方法，其特征在于：所述误差补偿镜安装于镜架上，传动机构为驱动器，所述驱动器通过柔性头与镜架直接相连，所述驱动器为压电驱动器，压电材料为陶瓷；整个镜架都放在支撑平台上；第二传感器阵列至少具有三个传感器，安装于误差补偿镜镜架上，用于检测误差补偿镜与传感器之间各自由度位移的变化。

4.根据权利要求1所述一种自适应光栅拼接误差控制方法，其特征在于：所述步骤四中误差补偿镜与第二子光栅光路具有对应函数关系为：如果误差补偿镜的通光口径为D₁、第二子光栅的口径为D₂，第二子光栅运动角度为ω₂，那么小口径反射镜补偿量ω₁＝(D₂/D₁)×ω₂。

5.根据权利要求1所述一种自适应光栅拼接误差控制方法，其特征在于，包括：第二子光栅安装于光栅架正面上，所述第一传感器阵列安装于光栅架背面上，所述第一传感器阵列至少具有三个传感器，且所述传感器固定于光栅架上，用于检测第二子光栅与传感器之间各自由度位移的变化。

6.根据权利要求1所述一种自适应光栅拼接误差控制方法，其特征在于：

首次拼接第一子光栅与第二子光栅时，控制在角度误差1urad以下，控制错位误差在50um以下。

7.根据权利要求1所述一种自适应光栅拼接误差控制方法，其特征在于：

所述透镜组包括第一透镜和第二透镜，第二透镜与第一透镜焦点之间的距离大于第一透镜的焦距。

8.一种自适应光栅拼接误差控制装置，其特征在于包括：

激光源，用于发射激光束；

小口径反射镜，固定于激光束入射光路上，用于反射激光束；

误差补偿镜，与小口径反射镜组成反射镜组，用于反射激光束，同时误差补偿镜在多维度可调，用于补偿第一子光栅与第二子光栅之间的拼接误差；

透镜组，安装于小口径反射镜和误差补偿镜的输出光路上，包含第一透镜和第二透镜，用于将激光束进行扩束；

放大器，安装于透镜组的输出光路上，用于提升激光束能量；

压缩光栅，安装于放大器输出光路上，包含第一固定光栅，第一子光栅和第二子光栅，其中第一子光栅和第二子光栅拼接在一起，并与第一固定光栅互相平行，用于对激光束进行压缩；

聚焦透镜，安装于压缩光栅的输出光路上，用于将激光束聚焦到CCD面阵上；

科学级面阵CCD，用于显示激光束聚焦画面，形成远场焦斑；

传感器阵列，包含第一传感器阵列和第二传感器阵列，第一传感器阵列安装于第二子光栅后，用于检测第二子光栅各自由度数据；第二传感器阵列，安装于误差补偿镜后，用于检测误差补偿镜各自由度数据；

远场同步监测系统，用于记录传感器阵列各数据，监测远场焦斑信息，同时分析各数据信息，给出误差补偿镜误差补偿量。