[实用新型]一种激光动态跟踪扫描系统

说明书

本实用新型公开了一种激光动态跟踪扫描系统，属于激光跟踪扫描技术领域，包括第一光楔和第二光楔，且第一光楔的旋转轴、第二光楔的旋转轴以及光轴两两互相垂直；在追踪到待追踪目标的位置后，控制的第一光楔和第二光楔分别在相互垂直的方向进行旋转，光楔在旋转时可以微调激光出射时的偏角，从而控制激光的焦点沿x轴和y轴方向移动。进而聚焦至目标位置处，实现动态跟踪扫描。例如，使用波长为532nm的激光，在需要传输10km以内距离的应用场景中，楔角为10°的光楔可以使位置调节精度从1m提高到10mm，可以实现比反射镜控制更高精度的激光角向控制，从而实现高精度的动态跟踪扫描。

技术领域

本实用新型属于激光跟踪扫描技术领域，更具体地，涉及一种激光动态跟踪扫描系统。

背景技术

激光跟踪是以激光照射运动目标，根据从目标反射回来的激光信号控制测量系统指向目标方向的技术。激光跟踪集合了激光干涉测距技术、光电探测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论等各种先进技术，对空间运动目标进行跟踪并实时测量目标的空间三维坐标。它具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷、操作简便等特点。

在激光跟踪技术中，通常用于指向目标方向的系统为数字扫描振镜系统；数字扫描振镜系统是一种利用伺服电机转动反射镜控制激光传播方向的系统，可以实现较大角度范围内对光路的偏折。但受现有技术限制，常用的数字振镜电机的单次定位精度很难低于10urad。并且，由于振镜采用反射镜来调控激光指向，激光偏转角改变量是振镜偏转角改变量的两倍，这导致振镜系统难以做到高精度激光角向控制。尤其是在一些需要远距离激光传输的应用场景中，传统的振镜系统难以实现精确有效的动态跟踪扫描。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种激光动态跟踪扫描系统，用以解决现有技术无法实现高精度的动态跟踪扫描的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种激光动态跟踪扫描系统，包括：目标识别模块、控制反馈模块、第一电机、第二电机以及沿光路方向依次放置的准直镜、第一光楔和第二光楔；

其中，第一光楔和第二光楔的折射棱垂直；第一电机与第一光楔相连；第二电机与第二光楔相连；控制反馈模块分别与第一电机和第二电机相连；目标识别模块与控制反馈模块相连；

目标识别模块用于实时追踪待追踪目标的位置，并将目标位置信息传输给控制反馈模块；

控制反馈模块用于基于目标位置信息，确定第一光楔和第二光楔所需偏转的角度，转化为第一电机和第二电机的控制信号，分别输入至第一电机和第二电机；

第一电机用于在其控制信号的控制作用下带动第一光楔旋转；

第二电机用于在其控制信号的控制作用下带动第二光楔旋转；

第一光楔的旋转轴、第二光楔的旋转轴以及光轴两两互相垂直；

经准直镜准直后的激光依次经过第一光楔和第二光楔进行偏转，并聚焦至目标位置处，实现动态跟踪扫描。

进一步优选地，为使电机的偏转范围得到最大程度的利用，第一光楔入射面法线与光轴的初始夹角大于或小于第一光楔最小偏向角所对应的入射角；第二光楔入射面法线与光轴的初始夹角大于或小于第二光楔最小偏向角所对应的入射角。

进一步优选地，第一光楔和所述第二光楔的入射面法线与光轴的初始夹角设置为激光偏转位于所需激光偏转范围中心时所对应的夹角；由于入射角和激光的偏转角关系具有对称性，第一光楔或第二光楔处于工作范围边界时，激光的入射角仍大于或小于所述第一光楔或第二光楔的最小偏向角所对应的入射角。

进一步优选地，第一光楔和第二光楔的入射面和出射面均镀有增透膜，且入射面和出射面应根据激光入射和出射的角度范围镀对应的增透膜，以减少反射对激光能量的损耗。

进一步优选地，第一电机和第二电机为振镜电机。