一种能自适应校正装调误差的四象限倾斜跟踪传感器制造技术

技术编号:9764261 阅读:92 留言:0更新日期:2014-03-15 05:07
本发明专利技术提供一种能自适应校正装调误差的四象限倾斜跟踪传感器,包括波前倾斜校正器、成像透镜、四象限探测器、斜率计算器和自校正处理机,其特征在于:在传统的四象限倾斜跟踪传感器中加入了波前倾斜校正器和自校正处理器,通过自校正回路闭环工作校正四象限倾斜跟踪传感器的装配误差,并保持自校正处理机的输出电压不变,最后在波前倾斜校正器前输入待测波前,通过四象限探测器和斜率计算器测量待测波前的整体斜率。本发明专利技术能够校正传统四象限倾斜跟踪传感器的装配误差,为四象限倾斜跟踪传感器高精度测量待测波前整体斜率提供了条件。

【技术实现步骤摘要】
一种能自适应校正装调误差的四象限倾斜跟踪传感器
本专利技术涉及一种四象限倾斜跟踪传感器,特别是一种能自适应校正装调误差的四象限倾斜跟踪传感器。
技术介绍
天文望远镜是观测天体的重要手段,没有天文望远镜的诞生和发展,就没有现代天文学。目前,随着天文望远镜各方面性能的改进和提高,天文学也正经历着巨大的飞跃,迅速推进着人类对宇宙的认识,从而帮助人类对自身和社会的认识。由于天体发出的平面波需要透过20千米的大气湍流层这一随机信道后才能被望远镜接收,大气湍流在时间和空间的不稳定会造成平面波扭曲,导致天文望远镜在成像过程中的相位错误,从而影响天文望远镜的角分辨率。1953年,H.W.Babcock提出了能够动态补偿由大气湍流或其他因素造成的成像过程中波前畸变的自适应光学技术,其核心就是使光学系统具有自动适应环境变化,克服动态扰动,保持理想性能的能力。在光波波前相位误差中,波前整体倾斜占全部相位误差的87%左右,通常采用波前倾斜校正系统来消除由于波前整体倾斜引起的天体目标图像抖动。波前倾斜校正系统通常由波前倾斜传感器、波前倾斜处理机和倾斜镜三部分组成,其中波前倾斜传感器用于测量目标波前的波前倾斜量。由于四象限探测器具有高帧频、高灵敏度和低噪声的特点,因此通常将四象限探测器、成像透镜和斜率计算器结合起来形成四象限波前倾斜跟踪传感器,并应用在波前倾斜校正系统中提供待测波前的整体斜率量根据文献(马晓燠,郑翰清,饶长辉,“自适应光学系统中哈特曼波前传感器光斑质心的最佳标定位置”光电工程,2009年,V36 (4),22-26)的结论,当且仅当标准平面波经过成像透镜形成的光斑质心位于四象限探测器的原点位置时,四象限倾斜跟踪探测器具有无采样误差、最大灵敏度和最大开环动态范围的特点,因此四象限倾斜探测器的基准位置必须在四象限探测器的原点。又根据天文望远镜的成像要求,倾斜跟踪传感器的探测精度必须达到亚波长量级,因此四象限探测器的装调精度就要求达到亚微米量级。四象限倾斜跟踪传感器一般由成像透镜、四象限探测器和斜率计算器组成,其中四象限探测器的光敏面与成像透镜的焦面重合,四象限探测器的原点成像透镜的焦点重合。四象限倾斜跟踪传感器工作原理是:当待测波前的整体倾斜不为O时,待测波前经过成像透镜后形成的光斑的质心会偏离四象限探测器的原点,从而使四象限探测器的四路输出信号不相等,利用质心计算公式(如式I所示),斜率计算器可以计算出光斑的质心偏移量。=(S1+S2)-(S3+S4) c s^s^s.+s, sx+s2+s3+s4其中,Si表示四象限探测器的第i象限的输出信号。当光斑在四象限探测器的光敏面内的线性区域移动时,由式I计算得到的X。和y。的取值范围是[-1,+1]。采用位移系数k。可以将光斑质心位置的计算值(Xc;,y。)还原为光斑的真实质心位置(XQ,yQ),即:X0 = kc.Xc, y0 = kc.yc(2)所以斜率计算器在计算得到光斑的质心偏移量后,可以通过式计算得到待测波前在X、y两个方向上的倾斜角α x和CtyCty都很小):本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能自适应校正装调误差的四象限倾斜跟踪传感器,包括波前倾斜校正器(1)、成像透镜(2)、四象限探测器(3)、斜率计算器(4)和自校正处理机(5),其特征在于:在传统的四象限倾斜跟踪传感器中加入了波前倾斜校正器(1)和自校正处理机(5);波前倾斜校正器(1)、成像透镜(2)、四象限探测器(3)、斜率计算器(4)和自校正处理机(5)组成自校正回路,能校正装调误差的四象限倾斜跟踪传感器在工作时先后经历如下两个步骤:●校准步骤:首先在波前倾斜校正器(1)前输入标准平面波(6),然后自校正回路闭环工作将标准平面波(6)经过成像透镜(2)后形成的光斑的质心移动到四象限探测器(3)的原点,最后自校正处理机(5)保持输出电压不变从而保持波前倾斜校正器(1)的二维反射角度;●测量步骤:在完成校准步骤后,在波前倾斜校正器(1)前输入待测波前(7),当待测波前(7)的整体的斜率不为0时,待测波前(7)经过成像透镜(2)后形成的光斑会偏离四象限探测器(3)的原点,斜率计算器(4)通过四象限探测器(3)的输出信号计算得到待测波前(7)的整体斜率并输出。

【技术特征摘要】
1.一种能自适应校正装调误差的四象限倾斜跟踪传感器,包括波前倾斜校正器(I)、成像透镜(2)、四象限探测器(3)、斜率计算器(4)和自校正处理机(5),其特征在于:在传统的四象限倾斜跟踪传感器中加入了波前倾斜校正器(I)和自校正处理机(5);波前倾斜校正器(I)、成像透镜(2)、四象限探测器(3)、斜率计算器(4)和自校正处理机(5)组成自校正回路,能校正装调误差的四象限倾斜跟踪传感器在工作时先后经历如下两个步骤: ?校准步骤:首先在波前倾斜校正器(I)前输入标准平面波(6),然后自校正回路闭环工作将标准平面波(6)经过成像透镜(2)后形成的光斑的质心移动到四象限探测器(3)的原点,最后自校正处理机(5)保持输出电压不变从而保持波前倾斜校正器(I)的二维反射角度; ?测量步骤:在完成校准步骤后,在波前倾斜校正器(I)前输入待测波前(7),当待测波前(7)的整体的斜率不为O时,待测波前(7)经过成像透镜(2)后形成的光斑会偏离四象限探测器(3)的原点,斜率计算器(4)通过四象限...

【专利技术属性】
技术研发人员:马晓燠饶长辉鲜浩魏凯田雨
申请(专利权)人:中国科学院光电技术研究所
类型:发明
国别省市:

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