一种基于双磁光调制的精密测角装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型是一种基于双磁光调制的精密测角装置，包括偏振光信号发射单元以及设置在偏振光信号发射单元出射光路上的信号检测单元；偏振光信号发射单元包括光源、准直扩束镜、起偏器以及第一磁光调制器；准直扩束镜、起偏器以及磁光调制器依次设置在经光源发出的出射光的光路上。本实用新型提供了一种精密测角装置，采用的是偏振光调制技术，具体实现方式是采用双磁光调制技术，该技术将光强度变化的频率作为角度信号的载体，从而使直接测量强度信号变为测量频率信号，通过信号处理来实现高精度角度测量。本实用新型具有测角速度快、灵敏度高以及作用距离远等特点。
【专利说明】
一种基于双磁光调制的精密测角装置
技术领域
[0001]本实用新型属于光学测量技术领域，设计一种基于双磁光调制的精密测角装置。
【背景技术】
[0002]在火箭发射、航天器对接、材料内应力测量等装置中，需要动态的实现上下不同平面内仪器空间方位角的测量。角度信息要完成在不同水平面之间的角度信息传递及精密测量，常用的方法有:机械方法、光学方法。机械方法需要刚性连接，且受连接件精度、稳定性等因素的影响难以达到高精度的角度测量，在实际中较少使用。光学方法分为:几何光学方法和物理光学方法。几何方法结构简单，容易实现，但受空气扰动影响大，不容易实现高精度的角度测量。物理光学方法利用光的偏振特性实现角度的测量，相比几何光学方法测量精度要高得多。利用偏振光，可以直接应用马吕斯定律检测两个偏振片透光轴之间的夹角，但测量精度不高，这是因为目前尚无高精度测量偏振面旋转角的仪器，所以，必须将角度信号转换为光强度信号再进行测量。同时，微小角度变化引起的光强度变化并不明显，如果直接用光强度信号作为角度信号的载体，利用光电转换器件将光强度信号转变为直流电信号，那么微小的角度变化就会煙没在噪声与电信号漂移之中而检测不到;且采用直接检测检偏器投射或反射光强方法测量方位角信息时，由于光电器件漂移、放大电路性能等影响，测量精度难以提高。
[0003]针对上述问题曾提出一种使用磁光调制的方式进行角度的精密测量及传递，不过目前该方法主要局限在单次磁光调制的水平上，单次磁光调制虽然能很合好的解决以上角度测量时所提遇到的问题，但该方法在原理上忽略了光束通过检偏器后所产生的偏振非正交量，而事实上偏振非正交分量对于测角精度及传递准确度对有较大的影响。
【实用新型内容】
[0004]为了解决【背景技术】中存在的技术问题，本实用新型提供了一种基于双磁光调制的精密测角装置，具有测角速度快、测量精度高、灵敏度高以及作用距离远等特点。
[0005]本实用新型的技术解决方案是:一种基于双磁光调制的精密测角装置，其特征在于:所述精密测角装置包括偏振光信号发射单元以及设置在偏振光信号发射单元出射光路上的信号检测单元;所述偏振光信号发射单元包括光源、准直扩束镜、起偏器以及第一磁光调制器;所述准直扩束镜、起偏器以及第一磁光调制器依次设置在经光源发出的出射光的光路上。
[0006]上述信号检测单元包括第二磁光调制器、偏振分光镜、第一聚光镜、第二聚光镜、第一光电转换器以及第二光电转换器;所述光源依次经过准直扩束镜、起偏器以及第一磁光调制器入射至第二磁光调制器，再进入偏振分光棱镜；
[0007]所述偏振分光镜将入射光分为第一分束光以及第二分束光;所述第一聚光镜以及第一光电转换器依次设置在第一分束光的光路上;所述第二聚光镜以及第二光电转换器依次设置在第二分束光的光路上。
[0008]上述第一磁光调制器和第二磁光调制器均包括磁旋光玻璃以及环绕设置在磁旋光玻璃周围的调制线圈。
[0009]本实用新型的优点:
[0010]本实用新型提供了一种精密测角装置，采用的是偏振光调制技术，具体实现方式是采用双磁光调制技术，该技术将光强度变化的频率作为角度信号的载体，从而使直接测量强度信号变为测量频率信号，通过信号处理来实现高精度角度测量。本实用新型具有测角速度快、灵敏度高以及作用距离远等特点。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的原理框图；
[0012]其中:
[0013]1-偏振光信号发射单元;2-信号检测单元;3-光源;4-准直扩束镜;5-起偏器;6_第一磁旋光玻璃；7-第一磁光调制器;8-第二磁旋光玻璃;9-第二磁光调制器；10-偏振分光镜;11-第一聚光镜;12-第二聚光镜;13-第一光电转换器;14-第二光电转换器。
【具体实施方式】
[0014]参见图1，本实用新型在提供一种基于双磁光调制的精密测角装置，该装置包括偏振光信号发射单元I以及设置在偏振光信号发射单元出射光路上的信号检测单元2;偏振光信号发射单元I包括光源3、准直扩束镜4、起偏器5以及第一磁光调制器7;准直扩束镜4、起偏器5以及第一磁光调制器7依次设置在经光源3发出的出射光的光路上。
[0015]信号检测单兀2包括第二磁光调制器9、偏振分光镜10、第一聚光镜11、第二聚光镜
12、第一光电转换器13以及第二光电转换器14;光源3依次经过准直扩束镜4、起偏器5以及第一磁光调制器7入射至第二磁光调制器9，然后再进入偏振分光镜10;偏振分光镜10将入射光分为第一分束光以及第二分束光;第一分束光以及第二分束光理论上为偏振方向相互垂直、传播方向成一定夹角的线偏振光，不过实际上两束光之间会存在有偏振非正交量;第一聚光镜11以及第一光电转换器13依次设置在第一分束光的光路上;第二聚光镜12以及第二光电转换器14依次设置在第二分束光的光路上。第一磁光调制器7和第二磁光调制器9均包括磁旋光玻璃以及环绕设置在磁旋光玻璃周围的调制线圈。
【主权项】
1.一种基于双磁光调制的精密测角装置，其特征在于:所述精密测角装置包括偏振光信号发射单元以及设置在偏振光信号发射单元出射光路上的信号检测单元;所述偏振光信号发射单元包括光源、准直扩束镜、起偏器以及第一磁光调制器;所述准直扩束镜、起偏器以及第一磁光调制器依次设置在经光源发出的出射光的光路上;所述信号检测单元包括第二磁光调制器、偏振分光镜、第一聚光镜、第二聚光镜、第一光电转换器以及第二光电转换器;所述光源依次经过准直扩束镜、起偏器以及第一磁光调制器入射至第二磁光调制器，再进入偏振分光棱镜； 所述偏振分光镜将入射光分为第一分束光以及第二分束光;所述第一聚光镜以及第一光电转换器依次设置在第一分束光的光路上;所述第二聚光镜以及第二光电转换器依次设置在第二分束光的光路上。2.根据权利要求1所述的基于双磁光调制的精密测角装置，其特征在于:所述第一磁光调制器和第二磁光调制器均包括磁旋光玻璃以及环绕设置在磁旋光玻璃周围的调制线圈。
【文档编号】G01B11/26GK205607344SQ201521064870
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年12月18日
【发明人】陆卫国, 魏永静, 肖茂森, 王海霞
【申请人】中国科学院西安光学精密机械研究所