[发明专利]一种应用于拼接望远镜的光电检测系统及其快速共相调节方法

说明书

一种应用于拼接望远镜的光电检测系统，包括准直透镜、小拼接镜、4f系统、分光镜、滤光片、拼接镜MASK、夏克哈特曼波前探测器、成像系统和控制系统。利用该光电检测系统，通过夏克哈特曼波前探测器获得相邻拼接子镜间远场光斑信息，并利用双波长检测方法快速计算相邻子镜间的平移(piston)误差；通过控制系统快速调节小拼接镜piston误差，从而达到快速共相调节的piston误差目的；该系统通过调节小拼接镜而不是调节拼接镜本身来达到快速调节拼接镜系统piston误差的目的。

技术领域

本发明涉及光电检测系统，具体涉及一种用于拼接镜的光电检测系统和快速共相调节方法。

背景技术

望远镜分辨率与大气湍流、望远镜口径和观测光波长大小等因素有关。若忽略大气湍流等因素的影响，且观测光波长大小一定时，为了探测到更加遥远、更加暗的天体，望远镜的口径就需不断增加。目前制作大口径望远镜有三种设计方案：薄主镜、蜂窝镜和拼接镜。但由于制造技术、加工成本、风险因素等方面的原因，单块口径的光学望远镜不能无限增大。目前单块光学望远镜主镜口径极限为8.4m。若要制造更大口径的光学望远镜，就需采用拼接镜技术。但是使用拼接镜技术也会带来许多新的挑战，其中最重要的就是各子镜间的平移误差(piston)的检测问题。只有当拼接镜共相时，才能达到与相同口径的单镜面主镜系统相当的成像质量。为了使拼接式望远镜得到良好的像质，系统的piston误差需要控制在100nm.

目前，在运行的10米级拼接望远镜(美国夏威夷keck望远镜和西班牙GTC望远镜)以及即将建成的30米拼接望远镜(美国TMT望远镜)和39米拼接望远镜(欧洲南方天文台E-ELT望远镜)都是通过调节拼接望远镜主镜的piston误差来达到共相调节的目的。但由于单块拼接子镜的口径都在1米以上，其动量以及共振频率低，使得调节共相调节的速度低。使得拼接望远镜不能实现快速共相的目的，从而不能实现快速观测物体的目的。

现有技术参考文件：(1)授权公告号为CN 101694414 B的发明专利；(2)公开号为CN 101276056A的发明专利申请；(3)李斌.拼接镜共相检测技术研究[D].北京.中国科学院研究生院.2017。

发明内容

针对拼接镜系统共相调节速度慢的问题，本发明的目的在于提供一种应用于拼接镜快速共相调节的光电检测系统。该光电检测系统利用在拼接望远镜主镜共轭面放置一小拼接镜，通过利用双波长检测方法达到快速检测拼接镜piston误差的目的，通过快速调节小拼接镜piston误差，达到了快速调节望远镜系统中piston误差的目的。

本发明解决问题的技术方案是：

一种应用于拼接望远镜的光电检测系统，包括准直透镜、小拼接镜、4f系统、第一分光棱镜、拼接镜MASK、第二分光棱镜、第一窄带滤光片、第一夏克哈特曼波前探测器、第二窄带滤光片、第二夏克哈特曼波前探测器、第三分光棱镜、第三夏克哈特曼波前探测器、成像系统、压电陶瓷促动器和控制系统；

小拼接镜设置于拼接望远镜的共轭面上，拼接望远镜与小拼接镜之间设置准直透镜，其中小拼接镜的子镜块数与拼接望远镜的子镜块数相同；准直透镜用于将拼接望远镜接受的光变为平行光后射到小拼接镜上，小拼接镜用于将从准直透镜出来的平行光反射到4f系统；

小拼接镜和第一分光棱镜之间设置4f系统，第一分光棱镜分光的两个方向分别设置第二分光棱镜和第三分光棱镜；第一分光棱镜和第二分光棱镜之间设置有拼接镜MASK；

第二分光棱镜分光的两个方向分别设置第一夏克哈特曼波前探测器和第二夏克哈特曼波前探测器；第一夏克哈特曼波前探测器和第二夏克哈特曼波前探测器之间设置有第一滤光片；

第三分光棱镜分光的两个方向分别设置第三夏克哈特曼波前探测器和成像系统；

压电陶瓷促动器与小拼接镜相连接，用于驱动小拼接镜移动；