空间激光干涉系统激光指向控制技术的模拟方法和装置

摘要

本发明提供一种空间激光干涉系统激光指向控制技术的模拟方法，包括如下步骤：产生准直、单色、偏振态、强度及相位可控的线偏振入射激光和本地激光；通过激光指向抖动模拟系统对入射激光方向调制，用来模拟目标信号方向抖动；通过差分干涉光路将入射激光与所述本地激光汇聚形成激光差分干涉信号，用四象限光电探测器进行光电信号转换，并由相位计同时测量各个象限的相位信息；通过激光指向控制系统实时采集上述相位信息,利用优化的自适应PID控制方法，对本地激光的方向进行高精度角度控制，实现两束激光的严格平行，并满足空间测量要求。本发明采用相位敏感测角方法学，比光强敏感方法学具有更高的灵敏度，便于实现更高精度的激光指向控制。

主权项

一种空间激光干涉系统激光指向控制技术的模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)产生准直、单色、偏振态、强度及相位可控的线偏振入射激光和本地激光；(b)通过激光指向抖动模拟系统，对所述入射激光方向进行调制，用来模拟目标信号方向抖动；(c)通过差分干涉光路，对入射激光和本地激光的强度及偏振态进行调控，并将所述入射激光与所述本地激光汇聚形成激光差分干涉信号，(d)通过角度敏感系统，进行光电信号转换，测量各个象限的相位信息；(e)通过激光指向控制系统，实时采集上述相位信息,利用优化的自适应比例‑积分‑微分控制方法，对所述本地激光的方向进行高精度角度控制，实现两束激光的严格平行，并使其指向偏差满足空间测量要求；所述步骤(a)具体包括如下步骤：1)开启1064nm激光器，预热一段时间后打开稳频装置和声光移频器电源，激光器输出45度线偏振光；2)激光经过第一法拉第隔离器，防止激光返回激光器，影响激光器正常工作，经过第一1/2分光镜，激光分为两路，两路光信号分别作为入射激光和本地激光；3)两路激光各自分别经过一个声光移频器、光阑、楔形片、压电偏摆镜、线性偏振片，两路激光产生频差1MHz，通过光阑滤除干扰激光，楔形片纠正因声光移频器导致的激光方向偏转，线性偏振片调节激光偏振态和强度；所述步骤(b)具体包括如下步骤：4)激光指向抖动模拟器控制第一偏转驱动源对第一压电偏摆镜进行调控，来模拟由远端航天器发射过来的激光方向的抖动；所述步骤(c)具体包括如下步骤：5)入射激光到达第二1/2分光镜；6)本地激光到达第二1/2分光镜；7)经过第二1/2分光镜后形成激光差分干涉信号；所述步骤(d)具体包括如下步骤：8)四象限光电探测器将激光差分干涉信号转为电信号；9)四通道相位计同时精确测量各个象限的相位信息所述步骤(e)具体包括如下步骤：10)激光指向控制器分别计算左右象限相位差和上下象限相位差然后利用相位—角度关系其中r：四象限光电探测器光敏面半径；λ：激光波长；α：激光夹角，得到左右偏转角α_yaw和上下偏转角α_pitch，通过优化的自适应比例‑积分‑微分控制调节第二偏转驱动源，对第二压电偏摆镜进行控制，进行角度控制，实现两束激光的严格平行。