专利名称：运用Zernike系数精确确定激光收发同轴基准的方法
技术领域：
本发明涉及收发共用同一天线的光学系统发射光路与接收光路的同轴确定 方法。
背景技术：
在研制收发共用同一天线的光学系统时，发射光路与接收光路的同轴度是 被严格要求的重要参数之一。现有的调整方法中，由发射光路经天线输出光场， 利用角棱镜将其沿原路反射回接收天线进入接收光路，以此入射光为基准轴， 对接收光路进行调整，保证发射、接收光路的同轴性。由于角棱镜加工精度的 限制，发射光场并不严格按原路返回，使得发射、接收光路同轴度的精度仅能 达到数十prad，不能满足高精度应用需求。另一方面由于大孔径角棱镜较难加 工，因此该方法在大孔径天线光学系统中难以得到应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种运用Zernike系数精确确定激光收发同轴基准的 方法，以克服现有的方法因角棱镜加工精度和难度的限制不能满足高精度应用 需求的缺陷。它包括如下步骤 一、由干涉仪1发射激光光束，该光束依次透 过被测光学系统2的发射光路组件2-1、分光镜2-2和光学天线2-3后出射；二、 在光学天线2-3的出口外垂直其光轴设置一平面镜3，平面镜3安装在调整机构 4上，通过调整机构4对平面镜3相对于入射激光光束的垂直度进行调整，以使 从光学天线2-3出射到平面镜3表面上的激光光束沿原光路返回到干涉仪1中； 利用调整机构4调整平面镜3时，监视干涉仪1内的干涉条纹，使得波前误差 多项式倾斜系数Zemike小于A/川；三、入射平面镜3的激光光束，经平面镜3 反射后，经过分光镜2-2的反射，入射到被测光学系统2的接收光路组件2-4 中，以此光束为基准调整接收光路组件2-4的光轴。
由于本发明的方法没有使用加工精度和难度都较高的角棱镜，克服了现有 技术的缺陷。本发明提出一种高精度激光发射/接收系统基准轴确定技术，利用 干涉仪、高精度调整机构、高精度平面镜，通过精确测量Zemike倾斜系数，依 据激光发射光路组件的光轴确定激光接收光路组件的光轴基准，将激光接收光 路的基准轴与发射光路的同轴度提高到0. lprad的数量级，并可将此技术广泛 应用于具有大孔径光学天线的光收发系统中。
图l是本发明的结构示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式由如下 步骤组成 一、由干涉仪1发射激光光束，该光束依次透过被测光学系统2的
发射光路组件2-l、分光镜2-2和光学天线2-3后出射；二、在光学天线2-3的 出口外垂直其光轴设置一平面镜3，平面镜3安装在调整机构4上，通过调整机 构4对平面镜3相对于入射激光光束的垂直度进行调整，以使从光学天线2-3 出射到平面镜3表面上的激光光束沿原光路返回到干涉仪1中；利用调整机构4 调整平面镜3时，监视干涉仪1内的干涉条纹，使得波前误差多项式倾斜系数 Zemike小于V川；三、入射平面镜3的激光光束，经平面镜3反射后，经过分 光镜2-2的反射，入射到被测光学系统2的接收光路组件2-4中，以此光束为基 准调整接收光路组件2-4的光轴，即可保证被测光学系统2的发射光路与接收 光路的不同轴度小于fl/76/y-。 0为光学天线2-3的有效口径，/i为激光光束的波 长。
当平面镜3的光轴与光学天线2-3的发射光路光轴不重合时，波前误差的 多项式系数Zemike倾斜量不为零，干涉仪1的条纹将呈现左右、上下不对称状 态。
监视干涉仪1条纹的同时调节调整机构4，使得波前误差多项式倾斜系数 Zernike小于/l/川，可保证平面镜3的光轴与发射光路光轴夹角小于^/7Qy-，入 射平面镜3的激光光束，经平面镜3反射后，入射被测光学系统2的接收光路， 以此光束为基准调整被测光学系统2的接收光路即可保证其发射与接收系统的 不同轴度小于(0770/^
使用时可以选择口径为小300毫米的平面镜作为反射镜，面型精度RMS为 1/70X。可以选择美国ZYG0公司生产的GH工-4" HS型干涉仪发射参考光束，并 探测反射波阵面与参考波阵面的干涉条纹。ZYG0公司生产的干涉仪具有CCD探 测器，可将干涉条纹图像直接输入带有数据采集卡的计算机，进行图像处理。 ZYG0公司生产的干涉仪主要参数为口径小300腿，工作波长632.8nm，可以选 择水平旋转、俯仰旋转的二维高精度调整架作为调整机构4对平面镜的角度进 行调整。
权利要求
1、运用Zernike系数精确确定激光收发同轴基准的方法，其特征在于它包括如下步骤一、由干涉仪(1)发射激光光束，该光束依次透过被测光学系统(2)的发射光路组件(2-1)、分光镜(2-2)和光学天线(2-3)后出射；二、在光学天线(2-3)的出口外垂直其光轴设置一平面镜(3)，平面镜(3)安装在调整机构(4)上，通过调整机构(4)对平面镜(3)相对于入射激光光束的垂直度进行调整，以使从光学天线(2-3)出射到平面镜(3)表面上的激光光束沿原光路返回到干涉仪(1)中；利用调整机构(4)调整平面镜(3)时，监视干涉仪(1)内的干涉条纹，使得波前误差多项式倾斜系数Zernike小于λ/10；三、入射平面镜(3)的激光光束，经平面镜(3)反射后，经过分光镜(2-2)的反射，入射到被测光学系统(2)的接收光路组件(2-4)中，以此光束为基准调整接收光路组件(2-4)的光轴。
全文摘要
运用Zernike系数精确确定激光收发同轴基准的方法，本发明涉及收发共用同一天线的光学系统发射光路与接收光路的同轴确定方法。它克服了现有方法因角棱镜加工精度和难度的限制不能满足高精度应用需求的缺陷。它包括如下步骤由干涉仪发射激光光束，该光束依次通过被测光学系统的发射光路组件、分光镜和光学天线后出射；光学天线的出口外垂直其光轴设置一平面镜，使从光学天线出射到平面镜表面上的激光光束沿原光路返回到干涉仪中；调整平面镜时，监视干涉仪内的干涉条纹，使Zernike小于λ/10；入射平面镜的激光光束，经平面镜反射后，经过分光镜的反射，入射到被测光学系统的接收光路组件中，以此光束为基准调整接收光路组件的光轴。
文档编号H01Q15/16GK101101369SQ20071007238
公开日2008年1月9日 申请日期2007年6月22日 优先权日2007年6月22日
发明者于思源, 刘剑峰, 谭立英, 韩琦琦, 晶 马 申请人:哈尔滨工业大学