一种自动调整激光通信望远镜方位轴与发射光轴重合的方法

摘要

本发明公开了一种自动调整激光通信望远镜方位轴与发射光轴重合的方法，引入一束信标光和两块快速控制反射镜，分别叫做下45°光轴快速控制反射镜和平台光瞳快速控制反射镜，在方位轴以上放置检测光轴和光瞳的光轴探测器和光瞳探测器，光轴探测器与下45°光轴快速控制反射镜组成闭环控制系统，实现对光轴自动调整；光瞳探测器与平台光瞳快速控制反射镜组成闭环控制系统，实现对光瞳自动调整。本发明利用两块快速控制反射镜作为执行元件，光电探测器作为处理单元，有效提高了方位轴与发射光轴重合调整的速度和精度。

主权项

一种自动调整激光通信望远镜方位轴与发射光轴重合的方法，其特征在于：引入一束信标光、两块快速控制反射镜以及光轴探测器和光瞳探测器，该方法所述引入一束信标光即在激光通信望远镜中引入一束信标光；两块快速控制反射镜分别叫做下45°光轴快速控制反射镜和平台光瞳快速控制反射镜，在方位轴以上放置检测光轴和光瞳的光轴探测器和光瞳探测器，光轴探测器与下45°光轴快速控制反射镜组成闭环控制系统，实现对光轴自动调整；光瞳探测器与平台光瞳快速控制反射镜组成闭环控制系统，实现对光瞳自动调整；具体的利用光轴探测器和光瞳探测器输出的脱靶量数据，拟合出光轴以及光瞳闭环中心，分别驱动光轴快速控制反射镜和光瞳快速控制反射镜实现自动快速调整，该方法通过下45°光轴快速控制反射镜、平台光瞳快速控制反射镜、光轴探测器和光瞳探测器实现发射光轴快速自动调整；光轴探测器与下45°光轴快速控制反射镜组成闭环控制系统，通过算法实现对光轴的调整；光瞳探测器与平台光瞳快速控制反射镜组成闭环控制系统，通过算法实现对光瞳的调整；光瞳探测器、光轴探测器是电荷耦合器件CCD，或者位置敏感传感器PSD以及其它的二维阵列探测器；所述的自动调整望远镜方位轴与发射光轴重合的方法通过以下步骤实现：步骤1、激光器(9)开启，信标光由激光器(9)发出，并开启下45°光轴快速控制反射镜(11)、平台光瞳快速控制反射镜(8)、光轴探测器(2)、光瞳探测器(4)、驱动控制单元(1)，并进行初始化；步骤2、光轴探测器(2)探测到信标光，望远镜方位轴旋转一周，方位轴每旋转1°时，计算信标光在光轴探测器2靶面上的质心位置，分别为(Xa1，Ya1)，(Xa2，Ya2)，...(Xa360，Ya360)，利用以上的质心位置数据，拟合得到圆心的位置(Xa，Ya)；信标光在光瞳探测器(4)靶面上的质心位置，分别为(Xp1，Yp1)，(Xp2，Yp2)，...(Xp360，Yp360)，利用以上的质心位置数据，拟合得到圆心的位置(Xp，Yp)；步骤3、检测当前信标光在光轴探测器(2)靶面上的位置为(Xa’，Ya’)，检测当前信标光在光瞳探测器(4)靶面上的位置为(Xp’，Yp’)；信标光在水平和垂直方向上的质心与拟合圆心(Xa，Ya)偏移量d_Xa，d_Ya计算公式为：$\left\{\begin{array}{c}{d}_{Xa}=X_a^{\prime }-X_a\\ d_{Ya}=Y_a^{\prime }-Y_a\end{array}\right.$驱动控制单元(1)驱动下45°光轴快速控制反射镜(11)偏转一定角度移动到拟合圆心位置(Xa，Ya)，下45°光轴快速控制反射镜11偏转的角度(θ_X，θ_Y)；步骤4、下45°光轴快速控制反射镜(11)与缩束系统(6)的距离为L₁，平台光瞳快速控制反射镜(8)与缩束系统(6)的距离为L₂，驱动控制单元(1)驱动平台光瞳快速控制反射镜(8)偏转到初始位置(Xp’，Yp’)，偏转角度为：$\left\{\begin{array}{c}{{\theta }_X}^{\prime }=\frac{{\theta }_X·L_1}{L_2}\\ {{\theta }_Y}^{\prime }=\frac{{\theta }_Y·L_1}{L_2}\end{array}\right.$步骤5、驱动控制单元(1)驱动平台光瞳快速控制反射镜(8)由位置(Xp’，Yp’)偏转到拟合的光瞳圆心(Xp，Yp)，平台光瞳快速控制反射镜(8)偏转角度(θ_X″，θ_Y″)；其中步骤4与步骤5同时进行，即驱动控制单元(1)驱动平台光瞳快速控制反射镜(8)偏转角度为(θ_pX，θ_pY)：$\left\{\begin{array}{c}{\theta }_{pX}={{\theta }_X}^{\prime }+{{\theta }_X}^{\prime \prime }=\frac{{\theta }_X·L_1}{L_2}+{{\theta }_X}^{\prime \prime }\\ {\theta }_{pY}={{\theta }_Y}^{\prime }+{{\theta }_Y}^{\prime \prime }=\frac{{\theta }_Y·L_1}{L_2}+{{\theta }_Y}^{\prime \prime }\end{array}\right.$由上述可知，该方法利用快速控制反射镜作为执行元件，光电探测器作为探测处理元件，有效提高了激光通信望远镜方位轴与发射光轴重合调整的速度。