技术特征：
1.一种跟踪扫描式的激光发散角测量装置，包括光纤收发模块(1)、平行光管(2)、被测激光跟踪系统(3)，所述的光纤收发模块(1)由信标光发射光纤(1-1)、信号光接收光纤(1-2)、分光镜(1-3)、探测器(1-4)及信号光窄带滤光片(1-5)组成；所述的平行光管(2)由主镜(2-1)及折转镜(2-2)组成；所述的被测激光跟踪系统(3)由抛物面主镜(3-2)、抛物面次镜(3-1)、压电反射镜(3-3)、分光片(3-4)、准直器(3-5)及跟踪相机(3-6)组成；其特征在于：所述的信标光发射光纤(1-1)发射信标光，经过分光镜(1-3)及平行光管(2)后进入被测激光跟踪系统(3)内，依次经过抛物面主镜(3-2)、抛物面次镜(3-1)、压电反射镜(3-3)、分光片(3-4)，最后被跟踪相机(3-6)跟踪；被测激光跟踪系统(3)通过准直器(3-5)发射信号光，信号光依次经过被测激光跟踪系统(3)、平行光管(2)、分光镜(1-3)及信号光窄带滤光片(1-5)后耦合进入信号光接收光纤(1-2)，最后被探测器(1-4)探测。2.根据权利要求1所述的一种跟踪扫描式的激光发散角测量装置，其特征在于：所述的光纤收发模块(1)由信标光发射光纤(1-1)、信号光接收光纤(1-2)、分光镜(1-3)、探测器(1-4)及信号光窄带滤光片(1-5)组成；所述的信标光发射光纤(1-1)的端面与信号光接收光纤(1-2)的端面等距离固定于分光镜(1-3)的两侧，所述的分光镜(1-3)对使用波长的分光比介于4：6与6：4之间，通光面面形rms值小于所述的信标光发射光纤(1-1)与所述的信号光接收光纤(1-2)均处于平行光管(2)的焦面处；所述的信标光发射光纤(1-1)用于发射跟踪用的信标光，所述的信号光接收光纤(1-2)的外包层采用黑色套管以防止背景光，同时信号光接收光纤(1-2)与探测器(1-4)相连，信号光窄带滤光片(1-5)位于信号光接收光纤(1-2)前，用于消除背景光及信标光的影响。3.根据权利要求1所述的一种跟踪扫描式的激光发散角测量装置，其特征在于：所述的平行光管(2)为常规的平行光管，由主镜(2-1)和次镜(2-2)组成，面形偏差rms值小于4.根据权利要求1所述的一种跟踪扫描式的激光发散角测量装置，其特征在于：所述的被测激光跟踪系统(3)由抛物面主镜(3-2)、抛物面次镜(3-1)、压电反射镜(3-3)、分光片(3-4)、准直器(3-5)及跟踪相机(3-6)组成；所述的抛物面主镜(3-2)、抛物面次镜(3-1)面形偏差rms值小于镀膜波段与激光波长相匹配；所述的压电反射镜(3-3)与跟踪相机(3-6)进行闭环，通过改变跟踪相机(3-6)的跟踪点来控制压电反射镜(3-3)；所述的分光片(3-4)将信标光和信号光进行分离；所述的激光发射准直器(3-5)发射准直的信号光。5.一种基于权利要求1所述的跟踪扫描式的激光发散角测量装置的激光发散角测量方法，其特征在于方法步骤如下：1)平行光管(2)与被测激光跟踪系统(3)的对准：首先将信标光引入至信标光发射光纤(1-1)，经光纤收发模块(1)和平行光管(2)准直后产生平行光束，平行的信号光进入被测激光跟踪系统(3)。调整被测激光跟踪系统(3)的方位、俯仰方向，使得信标光入射到跟踪相机(3-6)中，然后开启跟踪；
2)信号光引入至信号光接收光纤(1-2)：信号光经过激光发射准直器(3-5)准直，经被测激光跟踪系统(3)发射，信号光经过平行光管(2)后汇聚于焦面位置，最终进入信号光接收光纤(1-2)，被探测器(1-4)接收；3)十字扫描法找到信号最大位置：以跟踪相机(3-6)的跟踪点(x,y)为初始点，采用十字扫描法，扫描路径和点如图2，依次更改水平轴和竖直轴的跟踪点，记录探测器(1-4)的接收信号。首先增加水平轴的跟踪点，直到探测器(1-4)显示的能量为零，记录此时水平方向跟踪点；减小水平轴的跟踪点，直到探测器(1-4)显示的能量再次为零，再次记录此时水平方向跟踪点；将水平轴的跟踪点定位到两个水平跟踪点的中心位置，此时水平轴的跟踪点为x0。同样的方法，定位竖直轴的跟踪点y0。则跟踪点b(x0，y0)对应信号光远场分布的能量最大值；4)回字扫描法测量发散角：采用回字扫描法采集信号光远场的分布，扫描路径如图3。首先以跟踪点b(x0，y0)为基准点，上下左右更改跟踪点直至能量变为零，记录水平和竖直轴的量程，分别为0-x
max
和0-y
max
。然后按照扫描路径步进，记录每个点的能量值，然后拟合成信号光远场能量分布。根据高斯光束的1/e2法，计算出信号光的光束直径d，根据计算出信号光的发散角，上式中θ为发散角，f为平行光管(2)的焦距。
技术总结
本发明公开了一种跟踪扫描式的激光发散角测量装置及方法。该发明利用分光镜(Beam Splitter)将信标光发射光纤与信号光接收光纤等距离的放置于其两侧，组成一个能够同时发射信标和接收信号光的模块，将该模块放置于平行光管焦面处与平行光管共同组成检测系统；被测系统具备跟踪功能，利用平行光管产生平行信标光，被测系统跟踪信标光后发射信号光，信号光经过平行光管会聚后被收发模块接收光纤接收。通过改变跟踪点来完成信号光的扫描，根据扫描的功率或单光子计数来拟合信号光的光斑形状，通过计算束腰大小来计算信号光的发散角。本发明测试方法简单，通过被测系统的跟踪功能来实现激光发散角的测量，该发明在测量极弱信号光的发散角时具备一定的优势。的发散角时具备一定的优势。的发散角时具备一定的优势。
技术研发人员：吴金才 宋志化 张亮 何志平
受保护的技术使用者：中国科学院上海技术物理研究所
技术研发日：2022.07.11
技术公布日：2022/11/17