[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

说明书

一种含有振镜的高保偏正交反射镜组角度公差分配方法，涉及光学仪器领域，解决现有偏振探测系统在装调过程中，存在安装误差或相对位置偏移，当振镜出现摆的情况下，使反射镜组出现不是正交状态，进而导致入射圆偏振光在传输过程中改变为椭圆偏振光，改变入射信号光的偏振特性，影响系统的探测或通信性能等问题，本发明建立了正交反射镜组的偏振光线几何模型，采用三维偏振光线追迹算法来分析圆偏振信号光在传输过程中偏振态的变化，推导了正交反射镜组关于安装误差角和侧摆角的偏振态传输矩阵，完成了出射光偏振态的计算仿真，建立了正交反射镜组安装公差分配与振镜工作振幅确定方法。本发明提高了设计与装调方案的可行性。

技术领域

本发明涉及激光通信与偏振探测技术领域，具体涉及一种含有振镜的高保偏正交反射镜组角度公差分配方法。

背景技术

空间激光通信系统往往需要具有旋转对称性的圆偏振光作为激光光源，可以保证激光长距离稳定传输，同时也可有效抑制背景光，提高通信效率。偏振探测系统中需要对目标发射或反射的偏振光尽可能无偏传输，振激光通信与偏振探测系统内信号光偏振态的改变将严重干扰信号获取，增加信号误码率，而正交反射镜组因其特有的保偏特性，常用于激光通信终端或偏振探测系统的折转光路中，使信号光在折转过程中的偏振特性保持不变。在反射中继镜组中往往利用振镜来实现目标跟踪，而工作中的振镜的小幅度摆动对系统偏振特性也会造成影响。此外由于正交反射镜组在装调过程中不可避免的存在安装误差或其他相对位置偏移，以及振镜在小振幅扫描摆动的工作状态下，使两个反射镜不再保持理想的正交，导致入射圆偏振光在传输过程中改变为椭圆偏振光，减少系统的相干效率，影响系统的性能。

本发明针对激光通信或偏振探测光学系统对正交反射镜组高保偏设计与装调要求，提出了一种含有振镜的高保偏正交反射镜组角度公差分配方法。建立了正交反射镜组的偏振光线几何模型，采用三维偏振光线追迹算法来分析圆偏振信号光在传输过程中偏振态的变化，推导了正交反镜组关于安装误差角和侧摆角的偏振态传输矩阵，建立起反射镜安装误差角与系统产生的偏振消光比、相位延迟的映射关系。完成了出射光偏振态的计算仿真，建立了正交反射镜组安装公差分配与振镜工作振幅确定方法。

发明内容

本发明为解决现有系统在装调过程中，存在安装误差或相对位置偏移，当振镜出现摆的情况下，使反射镜组出现不是正交状态，进而导致入射圆偏振光在传输过程中改变为椭圆偏振光，减少系统的相干效率，影响系统的性能等问题，提供一种含有振镜的高保偏正交反射镜组角度公差分配方法。

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、首先调节反射镜M1和M2的位置，利用平行光管使CCD探测器上的光斑处于探测器中心，使反射镜M1和M2在同一平面内处于垂直状态，然后基于反射镜M2旋转的正交反射镜组进行装配，使反射镜M1和反射镜M2达到高保偏正交状态，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为：