一种角度标定工具、标定系统和调试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光学系统，特别是具有一定夹角的不可见光的光路标定工具和调试方法。
【背景技术】
[0002]在平台光学调试过程中，需要将有一定夹角的光收集耦合进光纤中。在某些系统中，这一类具有特定夹角的光线不可见，因此，光学调试难度较大。现有技术通常采用多个光阑标定光路走向，中心光阑标定主光线走向，另外采用辅助光阑标定光线的夹角。光阑标定光线是现有常用的光线走向的标定方式，如公开号为CN104242029，名称为一种激光器折叠谐振腔的快速装调方法即公开了采用光阑标定光线的方式。
[0003]现有技术中采用多光阑标定法标定有一定夹角的光的走向，标定过程复杂。由于光阑本身有尺寸规格限制，导致在标定小角度光线时，为了使光线通过光阑，多个光阑需要紧紧排列在一起，甚至光阑本身需要互相重叠从而出现干涉挡光情况。另外，光阑标定法依赖于光学平台上螺孔的位置和孔距，也即光阑只能固定在光学平台的特定位置上，可标定角度灵活性低。如若光阑不固定在光学平台上，则此种情况可用直尺大致确定光阑位置和距离，而在直尺测量过程中必然导致测量精确度低，且过程繁复。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种用于取代光阑标定的角度标定工具，光路调节简单、快速，特别适用于平台光学的调试。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的，本发明一种角度标定工具，包括支撑底座、固定外框以及标定物，所述固定外框固定在支撑底座上，所述标定物设置在固定外框上，其横轴上开设一供主光线穿过的中心孔及至少一个参量光光线定位孔，若系统中参量光光线和主光线夹角为Θ，晶体中心与标定物所在的竖直坐标面的水平距离为L，则计算出参量光光线定位孔与中心孔的孔距为:L tan Θ。
[0006]作为优化的技术方案，角度标定工具还包括旋转镜架，所述旋转镜架为中空结构，可转动的设置在固定外框内，所述标定物固定在旋转镜架上。所述标定物粘结或者卡合在旋转镜架上。
[0007]作为可选的简单的技术方案，所述标定物为横轴方向的开孔杆。
[0008]或者所述标定物可为一张固定在旋转镜架的可开孔的纸或者薄板。作为进一步优化的技术方案，所述标定物的竖直坐标面上的横轴和纵轴上分别绘制有中心孔及至少一个参量光光线定位孔，当需要使用纵轴上的参量光光线定位孔时，通过转动旋转镜架将纵轴上的参量光光线定位孔旋转至水平位置使用。
[0009]当旋转镜架相对固定外框转到一定位置则需要定位时，旋转镜架相对固定外框之间采用卡合的方式相互固定。
[0010]或者固定外框上轴向开孔，当旋转镜架相对固定外框转到一定位置则需要定位时，一螺丝穿过该开孔直接紧紧抵在旋转镜架的外面上，完成旋转镜架相对固定外框的定位。
[0011]本发明还公开一种使用上述角度标定工具的标定系统，包括依次放置的栗浦光源、晶体、角度标定工具、收光装置、可见光标定光源，角度标定工具的标定物上已根据计算开设有中心孔及参量光光线定位孔，将角度标定工具置于主光线方向上，使主光线垂直于角度标定工具的标定物所在的竖直坐标面并通过其中心孔，收光装置包括耦合器和光纤，耦合器输出光纤接入可见光标定光源，调节收光耦合器的位置和倾角，使经该耦合器出射的可见光穿过角度标定工具水平横轴上的参量光光线定位孔；继续调整可见光，直至穿过参量光光线定位孔后的光线再同时经过晶体中心出光点，即主光线和参量光光线在晶体中心的交点，从而确定参量光的光线走向。
[0012]本发明还公开一种使用上述的角度标定工具进行调试的方法，用于标定系统中参量光光线的走向，包括下述步骤:
[0013]首先放置好标定系统，标定系统包括依次放置的栗浦光源、晶体、角度标定工具、收光装置、可见光标定光源；
[0014]将角度标定工具置于主光线方向上某一位置处，按照计算确定参量光光线定位孔与中心孔之间的距离，在角度标定工具的标定物的水平横轴上开中心孔及参量光光线定位孔，使主光线垂直于角度标定工具的标定物所在的竖直坐标面并通过其中心孔；
[0015]收光装置包括耦合器和光纤，耦合器输出光纤接入可见光标定光源，调节收光耦合器的位置和倾角，使经该耦合器出射的可见光穿过角度标定工具水平横轴上的参量光光线定位孔，继续调整可见光，直至穿过参量光光线定位孔后的光线再同时经过晶体中心出光点，即主光线和参量光光线在晶体中心的交点，从而确定参量光的光线走向；
[0016]上述粗调结束后，将耦合器输出光纤接入到单光子探测器，采集单光子探测器输出的电脉冲信号，观察成功耦合的参量光光子计数，撤去角度标定工具，并根据光子计数值进一步细调耦合器的倾角，使得光子计数值上升，即完成具有一定夹角的不可见光耦合收光调节。
[0017]本发明相比现有技术具有以下优点:本角度标定工具放置位置灵活、体积小，没有光阑本身尺寸限制和距离要求，使用该标定工具的标定系统可标定小角度光线方向，角度标定工具可替换和灵活性高，且替换成本低。使用该标定工具的调试方法简单灵活。
【附图说明】
[0018]图1是本发明角度标定工具的结构示意图；
[0019]图2是本发明角度标定工具的另一种可选方式的结构示意图；
[0020]图3是两参量光光线定位孔的孔距计算方式图；
[0021]图4是本发明角度标定系统的粗调结构示意图；
[0022]图5是本发明角度标定系统的细调结构示意图；
[0023]图6是本发明角度标定工具实施例二中的一种结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0025]实施例一
[0026]在非共线光学系统中，栗浦光在晶体上产生的参量光光线走向和栗浦光光线走向有一定的夹角，且主光线和参量光光线相交于晶体中心。栗浦光光线方向为主光线方向，参量光光线走向以主光线为中心对称。我们需要将以主光线对称分布的参量光耦合至光纤中。
[0027]如图1所示，本发明采用图1所示的角度标定工具标定主光线和参量光光线的走向，所述角度标定工具包括支撑底座12、固定外框14、旋转镜架16。
[0028]所述固定外框14固定在支撑底座12上，支撑底座12主要起到对固定外框14的支撑作用。
[0029]所述旋转镜架16为中空结构，可转动的设置在固定外框14内，旋转镜架16可在竖直坐标平面内绕着固定外框14做360度旋转。旋转镜架16与固定外框14的连接方式可以采用现有各种枢转连接的方式，比如所述旋转镜架16 —侧设置一圆筒，所述圆筒紧配于该固定外框14的中心通孔中，通过手动转动旋转镜架16，所述圆筒在所述通孔中转动；或者也可以是所述旋转镜架16与固定外框14之间通过轴承连接，从而使所述旋转镜架16与固定外框14之间能够相对转动。当旋转镜架16相对固定外框14转到一定位置则需要定位时，旋转镜架16相对固定外框14之间可以采用现有卡合的方式相互固定，如旋转镜架16上设置有卡扣或者孔，固定外框14上设置对应的孔或者卡扣，卡扣卡在孔里即完成旋转镜架16相对固定外框14的定位；也可以在固定外框14上轴向开孔，一螺丝穿过该开孔直接紧紧抵在旋转镜架16的外面上，从而完成旋转镜架16相对固定外框14的定位。
[0030]所述旋转镜架16的中空部分设有标定物18，该实施例中，所述标定物18为一张固定在旋转镜架16的可开孔的纸或者薄板之类的平面材料，固定方式可以为最方便的粘结也可以为现有其他的方便的固定方式。在标定物18的竖直坐标面上的横轴和纵轴上分别绘制三个小孔，中心小孔为栗浦光通光孔，以中心小孔对称分布的两个小孔为参量光光线定位孔。标定物18上的横轴和纵轴上开孔的区别主要在于孔间距不同，小孔间距依赖于角度标定工具和晶体之间的距离，孔间距可根据需要设计。要求旋转镜架16可以相对固定外框14转动是为了方便调节横轴水平，当需要使用纵轴上的小孔时，通过转动也可将纵轴上的小孔旋转至水平位置使用。另外，也可根据实际光路角度标定的需要而对标定物18进行替换。
[0031]本领域的一般技术人员根据上述描述的标定物18的作用可以轻易的想到，所述标定物18也可以采用如图2所示的只具有横轴开孔的平面，当然也可以只具有一横轴方向的开孔杆182，如果不需要纵轴开孔，而一开始就调节好开孔杆182的水平，则无须旋转镜架16，直接将开孔杆182的两端固定在固定外框14上即可。