本发明专利技术公开一种激光光束指向角度波动测量装置、测量方法，其中装置包括激光光源、分束镜、反射光路、透射光路和探测器；激光光源出射的激光光束经分束镜分为反射光束和透射光束，所述反射光束在反射光路形成反射光，经所述分束镜到达探测器；所述透射光束在透射光路形成透射光，经所述分束镜到达探测器；所述探测器感测所述平行反射光和平行透射光的干涉条纹信号，由所述干涉条纹信号确定所述激光光束指向角度的波动。本发明专利技术通过探测器分析干涉条纹的位置变化，得到激光光束相对于初始设定方向的角度偏差，将激光光束指向角度波动精确测量到μrad量级。本装置结构简单，易于实现，可应用到各类光学系统的光束指向角度测量中。用到各类光学系统的光束指向角度测量中。用到各类光学系统的光束指向角度测量中。
【技术实现步骤摘要】
一种激光光束指向角度波动测量装置、测量方法
[0001]本专利技术涉及激光
更具体地，涉及一种激光光束指向角度波动测量装置、测量方法。
技术介绍
[0002]激光具有单色性好、方向性好、稳定性好等优点，在各个领域得到了广泛的应用。而在光束传递系统中，由于多种因素的干扰，光束会产生微小的偏移，影响激光在各种精密测量中的应用，如原子钟等高准确度的系统。因此需要对激光光束角度指向波动进行定量分析，得到光束指向角度波动对系统的影响。
[0003]以原子束光谱物理的研究为例，原子荧光信号的信噪比与光束稳定性正相关，基于荧光信号的各类反馈控制精度也直接受光束稳定性影响。需要对光束指向角度的波动进行定量分析，以确定其对原子光谱的影响。光束指向角度的波动一部分来自于激光器内部结构的变化，元件由于温度、湿度、压力、振动等因素的影响发生微小形变，改变了光束方向。另一部分来自外界环境对激光光路的干扰，引起外部反射镜、底板、固定架等形变，导致光束传播时方向变化。
[0004]对于光频原子钟，需要控制激光光束相对于初始设定方向的角度偏差，将激光光束指向角度波动精确测量到μrad量级，以满足高精度原子光谱物理研究的需求。
技术实现思路
[0005]本专利技术的一个目的在于提供一种激光光束指向角度波动测量、测量方法，解决上述
技术介绍
中提到的测量激光光束相对于初始设定方向的角度偏差难题，将激光光束指向角度波动精确到μrad量级，以满足高精度原子光谱物理研究的需求。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0007]一种激光光束指向角度波动测量装置，其特征在于，包括激光光源、分束镜、反射光路、透射光路和探测器；
[0008]激光光源出射的激光光束经分束镜分为反射光束和透射光束，
[0009]所述反射光束在反射光路形成反射光，经所述分束镜到达探测器；
[0010]所述透射光束在透射光路形成透射光，经所述分束镜到达探测器；
[0011]所述探测器感测所述平行反射光和平行透射光的干涉条纹信号，由所述干涉条纹信号确定所述激光光束指向角度的波动。
[0012]优选地，所述反射光路包括沿光路设置的反射镜和第一角锥棱镜，所述激光光源与所述分束镜和所述反射镜放置于同一平面；所述透射光路包括第二角锥棱镜。
[0013]优选地，所述激光光源出射激光光束，分束镜和反射镜互相平行且与激光光束出射方向成45度角，第一角锥棱镜和第二角锥棱镜的末端平面分别竖直于所述激光束出射方向。
[0014]优选地，所述反射光束在所述第一角锥棱镜内两次反射后，反射光出射至所述反
射镜，经所述反射镜入射至所述分束镜；
[0015]所述透射光束在所述第二角锥棱镜内两次反射后，透射光出射至所述分束镜。
[0016]优选地，所述角锥棱镜设置为用于测量俯仰角角度偏差和偏转角角度偏差。
[0017]优选地，所述探测器用于感测干涉条纹的位置变化，基于该位置变化得到所述反射光路和透射光路的光程差，进一步确定所述激光光束指向角度的波动。
[0018]利用上述所述的激光光束指向角度波动测量装置，本专利技术的另一个目的在于提供一种激光光束指向角度波动测量方法，包括：
[0019]确定初始指向角度的激光光束干涉条纹的位置得出反射光路和透射光路的光程差；
[0020]利用探测器感测改变指向角度的激光光束干涉条纹相对于初始指向角度激光光束的干涉条纹位置变化；
[0021]基于所述光程差和所述干涉条纹位置变化确定所述激光光束指向角度的波动。
[0022]优选地，该方法进一步包括基于所述干涉条纹位置变化确定光程差变化量，基于所述光程差和所述光程差变化量确定所述激光光束指向角度的波动。
[0023]优选地，该方法进一步包括根据如下公式计算出射激光光束相对于初始指向角度的角度偏差α
[0024][0025]其中，l为激光光束初始指向角度入射测量装置对应的光程差，Δl为同一激光光束指向角度发生改变得到的光程差变化量。
[0026]本专利技术的有益效果如下：
[0027]本专利技术基于干涉测量的原理，通过探测器观察到的干涉条纹的位置变化，对应得出两个相干光路的光程差变化量，进而得到激光光束相对于初始设定方向的角度偏差，即测到光束指向角度的波动，且能将激光光束指向角度波动精确测量到μrad量级。本专利技术所述的装置结构简单，易于实现小型化，可以用到各种光路的光束指向角度测量中，有益于提高光学角度测量能力。
附图说明
[0028]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0029]图1示出本专利技术激光光束指向角度波动测量装置原理图。
[0030]图2示出本专利技术激光光束指向角度水平方向角度波动示意图。
[0031]其中，激光光源1、分束镜2、反射镜3、第一角锥棱镜4、第二角锥棱镜5和探测器6。
具体实施方式
[0032]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0033]如图1
‑
2所示，本实施例提供一种激光光束指向角度波动测量装置、测量方法。
[0034]所述激光光束指向角度波动测量装置包括：激光光源、分束镜和探测器；
[0035]激光光源出射的激光光束经分束镜分为反射光束和透射光束，
[0036]所述反射光束在反射光路形成平行反射光，经所述分束镜到达探测器；
[0037]所述透射光束在透射光路形成平行透射光，经所述分束镜到达探测器；
[0038]所述探测器感测所述平行反射光和平行透射光的干涉条纹信号，由所述干涉条纹信号确定所述激光光束指向角度的波动。
[0039]所述反射光路包括沿光路设置的反射镜和第一角锥棱镜，所述激光光源与所述分束镜和所述反射镜放置于同一平面；所述透射光路包括第二角锥棱镜。优选地，所述反射光路包括沿光路设置的反射镜和第一角锥棱镜，所述激光光源与所述分束镜和所述反射镜放置于同一平面；所述透射光路包括第二角锥棱镜。
[0040]优选地，所述激光光源出射激光光束，分束镜和反射镜互相平行且与激光光束出射方向成45度角，第一角锥棱镜和第二角锥棱镜的末端平面分别竖直于所述激光束出射方向。
[0041]优选地，所述反射光束在所述第一角锥棱镜内两次反射后，平行反射光出射至所述反射镜，经所述反射镜入射至所述分束镜；
[0042]所述透射光束在所述第二角锥棱镜内两次反射后，平行透射光出射至所述分束镜。
[0043]优选地，所述角锥棱镜设置为用于测量俯仰角角度偏差和偏转角角度偏差。
[0044]优选地，所述探测器用于感测干涉条纹的位置变化，基于该位置变化得到所述反射光路和透射光路的光程差，进一步确定所述激光光束指本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光光束指向角度波动测量装置，其特征在于，包括激光光源、分束镜、反射光路、透射光路和探测器；激光光源出射的激光光束经分束镜分为反射光束和透射光束，所述反射光束在反射光路形成反射光，经所述分束镜到达探测器；所述透射光束在透射光路形成透射光，经所述分束镜到达探测器；所述探测器感测所述平行反射光和平行透射光的干涉条纹信号，由所述干涉条纹信号确定所述激光光束指向角度的波动。2.根据权利要求1所述的激光光束指向角度波动测量装置，其特征在于，所述反射光路包括沿光路设置的反射镜和第一角锥棱镜，所述激光光源与所述分束镜和所述反射镜放置于同一平面；所述透射光路包括第二角锥棱镜。3.根据权利要求2所述的激光光束指向角度波动测量装置，其特征在于，所述激光光源出射激光光束，分束镜和反射镜互相平行且与激光光束出射方向成45度角，第一角锥棱镜和第二角锥棱镜的末端平面分别竖直于所述激光束出射方向。4.根据权利要求2所述的激光光束指向角度波动测量装置，其特征在于，所述反射光束在所述第一角锥棱镜内两次反射后，反射光出射至所述反射镜，经所述反射镜入射至所述分束镜；所述透射光束在所述第二角锥棱镜内两次反射后，透射光出射至所述分束镜。5.根据权利要求2所述的激光光束指向角度波动测量装置，其特征在于，所述角...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈煜，薛潇博，韩蕾，申彤，吴寒旭，张升康，葛军，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：
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