[发明专利]一种含有振镜的高保偏正交反射镜组角度公差分配方法

权利要求书

1.一种含有振镜的高保偏正交反射镜组角度公差分配方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、建立基于反射镜M2旋转的正交反射镜组装配方法，获得高保偏正交反射镜组；

步骤二、建立步骤一获得正交反射镜组的安装误差的几何模型；具体过程为：

步骤二一、建立全局坐标系，以及入射光平面、反射镜M1和反射镜M2三个局部坐标系；

步骤二二、根据所述反射镜M1在装调过程中产生的俯仰角误差α，装调完成后反射镜M1在侧摆扫描运动的扫描角β以及反射镜M2在装调过程中产生的旋转角误差γ，计算含有振镜扫描角的两反射镜的法线矢量与反射矩阵、出射光线的方向矢量；

所述反射镜M1的法线矢量n_M1为:

所述反射镜M2的法线矢量n_M2为：

对于法线矢量为n＝[n_x n_y n_z]的反射镜，反射矩阵用法线矢量方向表示为：

将公式(1)代入到公式(3)，则推导出反射镜M1的反射矩阵H₁，用公式(4)表示为：

将公式(2)代入到公式(3)，则推导出反射镜M2的反射矩阵H₂，用公式(5)表示为：

则初始入射光线的方向矢量为：

k₀＝[0,0,1]^T (6)

入射光线经过反射镜M1反射后的出射光线的方向矢量k₁为：

经反射镜M2反射后出射光线的方向矢量k₂为：

设定反射镜M1在侧摆扫描运动的扫描角β＝0，则经过反射镜M1反射后的出射光线的方向矢量k₁和经反射镜M2反射后出射光线的方向矢量k₂分别简化为：

步骤三、基于三维偏振光线追迹原理，根据步骤二二获得的简化的两个反射镜出射光线的方向矢量k′₁、k′₂和反射镜M1的法线矢量n_M1、反射镜M2的法线矢量n_M2，计算正交反射镜组的s光分量与p光分量，以及反射镜M1、反射镜M2和正交反射镜组的偏振态传输矩阵；具体过程为：

在全局坐标系下，s光分量s_q和p光分量p_q为：

式中，q为反射面的序数；

将公式(6)和公式(9)代入公式(10)，将反射镜M1作为振镜，当振镜处于零位时，入射光线经过反射镜M1反射后光线的s、p分量，用公式(11)表示为：

p′₁＝k′₁×s₁＝[-sin2θ 0 cos2α]^T (11)

经反射镜M2反射后光线的s、p分量表示为：

式中，m₁＝sinγsin2α，m₂＝cosγcos2α+cosγsinγsin2α，m₃＝sinγcos2α-cos²γsin2α，

根据三维偏振光线追迹算法，第q片反射镜的偏振态传输矩阵为：

其中J_q表示为：

式中，r_s,q为第q片反射镜对s光的菲涅尔反射系数，r_p,q为第q片反射镜对p光的菲涅尔反射系数；将公式(11)和公式(14)代入公式(13)中，获得反射镜M1的偏振态传输矩阵为：

将公式(12)和公式(14)代入公式(13)中，获得反射镜M2的偏振态传输矩阵为：

式中，

则系统总偏振态传输矩阵为：

P_total＝P₂·P₁ (17)

若入射光线的偏振态为E_in，则出射光线的偏振态为：

E′_out＝P_total·E_in (18)

建立反射镜M1在装调过程中产生俯仰角误差α、反射镜M1在侧摆扫描运动的扫描角β、反射镜M2的旋转角误差γ与偏振态传输矩阵的关系；根据正交反射系统对偏振消光比与相位延迟的指标要求，反向推出安装角度公差，实现高保偏正交反射镜组角度公差分配与振镜工作振幅的确定。