[发明专利]一种应用于拼接镜的粗共相调节的方法与检测系统

说明书

一种应用于拼接镜的粗共相调节的检测系统，包括：拼接望远镜，准直透镜，4f系统，第一分束器，拼接镜MASK，第二分束器，第三分光束，成像系统，夏克‑哈特曼波前探测器以及控制系统。本发明提出利用远场光斑相干性的方法来检测拼接镜piston误差，本方法具有无限量程检测、较快速度和高能量利用率的检测piston误差的优点；本发明在拼接镜背后放置的三电容传感器来控制驱动器的精确移动，达到了主动共相调节的目的。

技术领域

本发明涉及光学共相检测领域，具体为一种应用于拼接镜的粗共相调节的方法与检测系统。

背景技术

目前制作大口径望远镜主要有4种设计方案：轻质镜、蜂窝镜、特殊镜面、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约为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新的问题，其中亟需解决的关键问题之一是各子镜间的平移(piston)误差的检测问题。只有当拼接镜共焦共相时，才能达到与单镜面主镜系统口径相当的角分辨率。

目前，拼接型望远镜平移误差检测有多种方法，如相位差法、曲率传感技术、宽窄带夏克哈特曼法、四棱锥波前探测器法、色散条纹等方法，但都存在各式的问题，如相位差法存在耗时过长问题，四棱锥存在顶点对准难、加工难度大等问题，色散条纹存在条纹抖动问题，因此这些共相检测法只适用特定场合或者作为其他方法的补充，实际应用相对较少。

目前,两个正在运行的拼接式望远镜(Keck和GTC望远镜)都采用宽窄带夏克哈特曼法获取子镜之间相位信息。但是宽带夏克哈特曼法调节共相所需耗时长，窄带夏克哈特曼法虽耗时少，但利用波段为窄波，能量利用率低。

为此，本发明提出利用可见光远场光斑相干性的方法来检测拼接镜piston误差，该方法解决了宽带夏克哈特曼法中耗时长、窄带夏克哈特曼法能量利用低的缺点。从而达到大量程、耗时短和高能量利用率的检测piston误差的目的。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对目前拼接镜系统共相方法存在大量程检测与耗时多、能量利用率低的矛盾，提出利用远场光斑相干性的方法计算相邻子镜间的平移(piston)误差，达到大量程、耗时短和高能量利用率的检测piston误差的目的。

一种应用于拼接镜的粗共相调节的检测系统，包括：

拼接望远镜，包括多个拼接子镜，所述拼接子镜背后设有电容传感器和促动器，所述拼接望远镜接收外围来自待测物体的入射光线，并会聚成出射光线发出；所述拼接子镜有3支撑点，该支撑点由促动器控制，且均布在同一圆上；

准直透镜，将接受光束转为平行光束；

4f系统，将来准直透镜的光束导向第一分束器；

第一分束器，将入射光束分成第一分光束和第二分光束；

拼接镜MASK，将第二分光束导向第二波前探测器；

第二分束器，将第一分光束分成第三分光束以及第四分光束；第三分光束导向成像系统，第四分光束导向第一波前探测器；以及

控制系统，与第一夏克-哈特曼波前探测器、第二夏克-哈特曼波前探测器以及成像系统数据连通，并与电容传感器和促动器电性连接；所述成像系统包括自适应系统以及观测系统。

进一步的，所述第一分束器和第二分束器均为分光棱镜。

一种应用于拼接镜的粗共相调节的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，利用拼接望远镜将外围的入射光线会聚后射向准直透镜；

步骤2，利用准直透镜将来自拼接望远镜的光束折射成平行光束，并将平行光束射向4f系统；