基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置及方法
【專利摘要】基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置及方法屬于光學(xué)裝調(diào)檢測技術(shù)領(lǐng)域，目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的可靠性差以及恒星目標(biāo)不能滿足光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)檢測對(duì)光源穩(wěn)定性要求的問題。本發(fā)明的裝置包括高性能激光器、激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡、精密指向鏡和波前傳感器；所述波前傳感器位于被檢測大型望遠(yuǎn)鏡焦點(diǎn)后方；所述高性能激光器發(fā)出的激光光束經(jīng)激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡擴(kuò)束后經(jīng)精密指向鏡反射至距離地面100km的鈉原子層，激發(fā)鈉原子共振得到鈉激光導(dǎo)星，鈉激光導(dǎo)星星點(diǎn)進(jìn)入到波前傳感器的探測器視場中心；經(jīng)所述精密指向鏡反射的激光光軸和所述被檢大型望遠(yuǎn)鏡視軸平行，鈉激光導(dǎo)星星點(diǎn)進(jìn)入被檢大型望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)的視場。
【專利說明】
基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)裝調(diào)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡研制過程中，對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)、檢測以及后期的系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)等是一項(xiàng)極其重要的工作，直接影響到望遠(yuǎn)鏡的性能。目前小型望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)裝調(diào)檢測多是在室內(nèi)完成，一般采用如干涉測量法、刀口陰影法、星點(diǎn)法等。但隨著光學(xué)口徑的逐漸增大尤其達(dá)到2m以上，望遠(yuǎn)鏡口徑大、焦距長，傳統(tǒng)的室內(nèi)裝調(diào)檢測方法不再適用。
[0003]國內(nèi)外通常采用五棱鏡、子孔徑拼接檢測、外場恒星哈特曼檢測等方法。前兩者實(shí)施難度大，可靠性差。外場恒星是一個(gè)較為理想的光源，但由于地球的自轉(zhuǎn)，恒星目標(biāo)會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，即使最為穩(wěn)定的北極星，運(yùn)動(dòng)范圍也達(dá)到f以上。而大型望遠(yuǎn)鏡的視場通常只有I7 _2!，在裝調(diào)階段控制系統(tǒng)尚不具備跟蹤能力，因此恒星目標(biāo)不能滿足光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)檢測對(duì)光源穩(wěn)定性的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置及方法，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的可靠性差以及恒星目標(biāo)不能滿足光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)檢測對(duì)光源穩(wěn)定性要求的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置包括高性能激光器、激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡、精密指向鏡和波前傳感器；
[0006]所述波前傳感器位于被檢大型望遠(yuǎn)鏡焦點(diǎn)后方；
[0007]所述高性能激光器發(fā)出的激光光束經(jīng)激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡擴(kuò)束后經(jīng)精密指向鏡反射至距離地面10km的鈉原子層，激發(fā)鈉原子共振得到鈉激光導(dǎo)星，鈉激光導(dǎo)星星點(diǎn)進(jìn)入到波前傳感器的探測器視場中心；
[0008]經(jīng)所述精密指向鏡反射的激光光軸和所述被檢大型望遠(yuǎn)鏡視軸平行，鈉激光導(dǎo)星星點(diǎn)進(jìn)入被檢大型望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)的視場。
[0009]所述裝調(diào)檢測裝置還包括可移動(dòng)載車，所述可移動(dòng)載車包括載車平臺(tái)、載車移動(dòng)支撐架和載車升降支撐架;所述載車移動(dòng)支撐架和載車升降支撐架固定在載車平臺(tái)下端面，所述高性能激光器、激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡和精密指向鏡設(shè)置在所述載車平臺(tái)的上端面。
[0010]所述可移動(dòng)載車和所述被檢大型望遠(yuǎn)鏡之間的距離根據(jù)波前傳感器子孔徑視場和波前提取精度要求確定。
[0011]所述高性能激光器產(chǎn)生的中心波長和鈉原子的D2譜線共振頻率一致。
[0012]所述激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡為光學(xué)透鏡構(gòu)成的開普勒式光學(xué)系統(tǒng)，包括前擴(kuò)束鏡片和后擴(kuò)束鏡片，高性能激光器發(fā)出的激光依次經(jīng)前擴(kuò)束鏡片和后擴(kuò)束鏡片進(jìn)行擴(kuò)束。
[0013]所述精密指向鏡包括平面反射鏡、精密指向跟蹤架、伺服控制器和伺服控制計(jì)算機(jī);所述平面反射鏡固定在所述精密指向跟蹤架上，通過所述伺服控制計(jì)算機(jī)和伺服控制器共同控制精密指向跟蹤架轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0014]所述波前傳感器采用哈特曼波前探測器，由帶微透鏡陣列的高靈敏度CCD相機(jī)、圖像采集卡和圖像采集計(jì)算機(jī)組成，帶微透鏡陣列的高靈敏度CCD相機(jī)和圖像采集卡之間通過標(biāo)準(zhǔn)接口數(shù)據(jù)線連接，圖像采集卡和圖像采集計(jì)算機(jī)之間采用PCI接口插接。
[0015]基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測方法包括以下步驟:
[0016]步驟一:將可移動(dòng)載車移動(dòng)至被檢大型望遠(yuǎn)鏡附近并鎖死，可移動(dòng)載車和被檢大型望遠(yuǎn)鏡之間的距離滿足波前傳感器的探測器子孔徑內(nèi)觀測到的導(dǎo)星光斑不產(chǎn)生拉長效應(yīng)；
[0017]步驟二:啟動(dòng)高性能激光器，發(fā)出口徑為的激光束;所述激光束經(jīng)激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡擴(kuò)束至口徑為20mm-50mm的激光束;并進(jìn)入精密指向鏡的平面反射鏡內(nèi)；
[0018]步驟三:調(diào)整精密指向跟蹤架的俯仰軸和方位軸，使經(jīng)平面反射鏡反射出的激光光軸和被檢大型望遠(yuǎn)鏡視軸平行；
[0019]步驟四:經(jīng)所述平面反射鏡反射的激光束激發(fā)距離地面10km的鈉原子共振得到鈉激光導(dǎo)星，所述鈉激光導(dǎo)星星點(diǎn)進(jìn)入到被檢大型望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)并進(jìn)行匯聚，并在焦點(diǎn)后方進(jìn)入波前傳感器的探測器視場中心；
[0020]步驟五:圖像采集計(jì)算機(jī)采集圖像數(shù)據(jù)；
[0021]步驟六:根據(jù)步驟五中獲得的圖像數(shù)據(jù)，通過波前復(fù)原算法計(jì)算得到波前畸變，SP為被檢大型望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)的像差；
[0022]步驟七:根據(jù)步驟六中獲得的被檢大型望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)的像差調(diào)整被檢大型望遠(yuǎn)鏡的主反射鏡和次反射鏡之間的相對(duì)位置，重復(fù)步驟二到步驟六，直到被檢大型望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)像差滿足誤差要求。
[0023]所述高性能激光器產(chǎn)生的中心波長和鈉原子的D2譜線共振頻率一致。
[0024]所述高性能激光器發(fā)出的激光束經(jīng)激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡擴(kuò)束至口徑為20mm-30mm的激光束。
[0025]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的裝調(diào)檢測裝置包括發(fā)射端和接收端兩個(gè)部分。其中發(fā)射端的高性能激光器、激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡和精密指向鏡均安裝于可移動(dòng)載車上的載車平臺(tái)上，高性能激光器發(fā)出的光經(jīng)過擴(kuò)束和反射后，在大氣層內(nèi)激發(fā)鈉激光導(dǎo)星，其后向散射光返回地面，進(jìn)入被檢大型望遠(yuǎn)鏡。接收端為波前傳感器，安裝于望遠(yuǎn)鏡焦點(diǎn)后方適當(dāng)位置，對(duì)接收光的波前進(jìn)行探測。
[0026]本發(fā)明的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置及方法采用高性能激光器在距地面10km左右的大氣層內(nèi)激發(fā)一個(gè)人造點(diǎn)光源，該點(diǎn)光源不隨地球轉(zhuǎn)動(dòng)而移動(dòng)，可非常穩(wěn)定地停留在被檢大型望遠(yuǎn)鏡視場內(nèi)，并且可根據(jù)被檢大型望遠(yuǎn)鏡不同裝檢階段視軸方向不同而即時(shí)調(diào)整發(fā)射指向角?？煽啃愿?，可以滿足光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)檢測對(duì)光源穩(wěn)定性的要求。本發(fā)明可有效解決以下問題:米級(jí)以上的標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡研制成本高、研制難度極大；由于地球自轉(zhuǎn)，恒星目標(biāo)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，而望遠(yuǎn)鏡裝調(diào)階段時(shí)其控制系統(tǒng)尚不具備跟蹤能力，無法使用恒星作為點(diǎn)光源。因此，本發(fā)明作為一種全新的大型望遠(yuǎn)鏡裝調(diào)檢測手段，可有效彌補(bǔ)大型望遠(yuǎn)鏡研制過程中相關(guān)設(shè)備的缺乏。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置的工作原理圖；
[0028]圖2為本發(fā)明的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置的高性能激光器的組成結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖3為本發(fā)明的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置的精密指向鏡的組成結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖4為本發(fā)明的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置的波前傳感器的組成結(jié)構(gòu)圖；
[0031]圖5為本發(fā)明的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置的可移動(dòng)載車組成結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖6為典型的反射式大型望遠(yuǎn)鏡主光學(xué)系統(tǒng)；
[0033]圖7為本發(fā)明的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測方法流程圖；
[0034]其中:1、高性能激光器，2、激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡，3、精密指向鏡，4、可移動(dòng)載車，5、前擴(kuò)束鏡片，6、后擴(kuò)束鏡片，7、鈉激光導(dǎo)星，8、被檢大型望遠(yuǎn)鏡，9、波前傳感器，10、激光器頭，
11、冷卻水箱，12、電源箱，13、波長控制計(jì)算機(jī)，14、鈉原子定標(biāo)穩(wěn)頻機(jī)，15、平面反射鏡，16、精密指向跟蹤架，17、伺服控制器，18、伺服控制計(jì)算機(jī)，19、帶微透鏡陣列的高靈敏度CCD相機(jī)，20、圖像采集卡，21、圖像采集計(jì)算機(jī)，22、載車平臺(tái)，23、載車移動(dòng)支撐架，24、載車升降支撐架，25、主反射鏡，26、次反射鏡，27、第三反射鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。
[0036]參見附圖1，本發(fā)明的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置包括高性能激光器1、激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡2、精密指向鏡3和波前傳感器9;
[0037]所述波前傳感器9位于被檢大型望遠(yuǎn)鏡8焦點(diǎn)后方；
[0038]所述高性能激光器I發(fā)出的激光光束經(jīng)激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡2擴(kuò)束后經(jīng)精密指向鏡3反射至距離地面10km的鈉原子層，激發(fā)鈉原子共振得到鈉激光導(dǎo)星7，鈉激光導(dǎo)星7星點(diǎn)進(jìn)入到波前傳感器9的探測器視場中心；
[0039]經(jīng)所述精密指向鏡3反射的激光光軸和所述被檢大型望遠(yuǎn)鏡8視軸平行，鈉激光導(dǎo)星7星點(diǎn)進(jìn)入被檢大型望遠(yuǎn)鏡8光學(xué)系統(tǒng)的視場。
[0040]參見附圖2，所述高性能激光器I包括激光器頭10、電源箱12、冷卻水箱11、波長控制計(jì)算機(jī)13和鈉原子定標(biāo)穩(wěn)頻機(jī)14，所產(chǎn)生的激光具有高光束質(zhì)量、窄線寬、可調(diào)諧等特點(diǎn)，用于激發(fā)鈉原子共振發(fā)出后向散射熒光，即激光導(dǎo)星。冷卻水箱11采用軟水管和激光器頭10相連接，對(duì)內(nèi)部關(guān)鍵器件進(jìn)行溫度控制。電源箱12包括各種驅(qū)動(dòng)電源，為激光器頭10內(nèi)部各關(guān)鍵器件供電或控制。鈉原子定標(biāo)穩(wěn)頻機(jī)14監(jiān)測激光波長的變化，測量得到的信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)發(fā)送至波長控制計(jì)算機(jī)13，經(jīng)計(jì)算后反饋控制電源箱12內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器，可精確地進(jìn)行波長對(duì)準(zhǔn)和調(diào)諧。
[0041 ]參見附圖5，所述裝調(diào)檢測裝置還包括可移動(dòng)載車4，所述可移動(dòng)載車4包括載車平臺(tái)22、載車移動(dòng)支撐架23和載車升降支撐架24;所述載車移動(dòng)支撐架23和載車升降支撐架24固定在載車平臺(tái)22下端面，所述高性能激光器1、激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡2和精密指向鏡3設(shè)置在所述載車平臺(tái)22的上端面。所述可移動(dòng)載車4在工作時(shí)升起，保證發(fā)射端平臺(tái)穩(wěn)定，需要移動(dòng)時(shí)落下，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整發(fā)射端位置。
[0042]所述可移動(dòng)載車4和所述被檢大型望遠(yuǎn)鏡8之間的距離根據(jù)波前傳感器9子孔徑視場和波前提取精度要求確定。
[0043]所述高性能激光器I產(chǎn)生的中心波長和鈉原子的D2譜線共振頻率一致。
[0044]所述激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡2為光學(xué)透鏡構(gòu)成的開普勒式光學(xué)系統(tǒng)，包括前擴(kuò)束鏡片5和后擴(kuò)束鏡片6，高性能激光器I發(fā)出的激光依次經(jīng)前擴(kuò)束鏡片5和后擴(kuò)束鏡片6進(jìn)行擴(kuò)束。
[0045]參見附圖3，所述精密指向鏡3包括平面反射鏡15、精密指向跟蹤架16、伺服控制器17和伺服控制計(jì)算機(jī)18;所述平面反射鏡15固定在所述精密指向跟蹤架16上，根據(jù)待檢測光學(xué)系統(tǒng)的視軸指向，伺服控制計(jì)算機(jī)18發(fā)送指向命令至伺服控制器17，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后變成適合驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的電壓信號(hào)，控制精密指向跟蹤架16進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)與調(diào)整，最終使平面反射鏡15可精確指向所需角度，使那激光導(dǎo)星星點(diǎn)進(jìn)入被檢大型望遠(yuǎn)鏡8光學(xué)系統(tǒng)的視場。
[0046]參見附圖4，所述波前傳感器9采用哈特曼波前探測器，由帶微透鏡陣列的高靈敏度CCD相機(jī)19、圖像采集卡20和圖像采集計(jì)算機(jī)21組成，帶微透鏡陣列的高靈敏度CCD相機(jī)19和圖像采集卡20之間通過標(biāo)準(zhǔn)接口數(shù)據(jù)線連接，圖像采集卡20和圖像采集計(jì)算機(jī)21之間采用PCI接口插接。所述波前傳感器9用于檢測入射光的波前畸變，定量給出被檢大型望遠(yuǎn)鏡8的像差。
[0047]參見附圖6和附圖7，本發(fā)明的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測方法包括以下步驟:
[0048]步驟一:將可移動(dòng)載車4移動(dòng)至被檢大型望遠(yuǎn)鏡8附近并鎖死，可移動(dòng)載車4和被檢大型望遠(yuǎn)鏡8之間的距離滿足波前傳感器(9)的探測器子孔徑內(nèi)觀測到的導(dǎo)星光斑不產(chǎn)生拉長效應(yīng)，從而影響波前提取精度；
[0049]步驟二:啟動(dòng)高性能激光器I，發(fā)出口徑為的激光束;所述激光束經(jīng)激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡2擴(kuò)束至口徑為20mm-50mm的激光束;并進(jìn)入精密指向鏡3的平面反射鏡15內(nèi)；
[0050]步驟三:調(diào)整精密指向跟蹤架16的俯仰軸和方位軸，使經(jīng)平面反射鏡15反射出的激光光軸和被檢大型望遠(yuǎn)鏡8視軸平行；
[0051]步驟四:經(jīng)所述平面反射鏡15反射的激光束激發(fā)距離地面10km的鈉原子共振得到鈉激光導(dǎo)星7，所述鈉激光導(dǎo)星7星點(diǎn)進(jìn)入到被檢大型望遠(yuǎn)鏡8光學(xué)系統(tǒng)并進(jìn)行匯聚，并在焦點(diǎn)后方進(jìn)入波前傳感器9的探測器視場中心；
[0052]步驟五:圖像采集計(jì)算機(jī)21采集圖像數(shù)據(jù)；
[0053]步驟六:根據(jù)步驟五中獲得的圖像數(shù)據(jù)，通過波前復(fù)原算法計(jì)算得到波前畸變，在使用長曝光模式時(shí)，可將大氣湍流的影響平滑掉，即作為被檢大型望遠(yuǎn)鏡8光學(xué)系統(tǒng)的像差;
[0054]步驟七:根據(jù)步驟六中獲得的被檢大型望遠(yuǎn)鏡8光學(xué)系統(tǒng)的像差調(diào)整被檢大型望遠(yuǎn)鏡8的主反射鏡25和次反射鏡26之間的相對(duì)位置，重復(fù)步驟二到步驟六，直到被檢大型望遠(yuǎn)鏡8光學(xué)系統(tǒng)像差滿足誤差要求。
[0055]所述高性能激光器I產(chǎn)生的中心波長和鈉原子的D2譜線共振頻率一致。
[0056]所述高性能激光器I發(fā)出的激光束經(jīng)激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡2擴(kuò)束至口徑為20mm-30mm的激光束。
[0057]本發(fā)明的檢測裝置及方法同時(shí)可以對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的性能進(jìn)行檢測和評(píng)價(jià)。
[0058]本發(fā)明的具體工作過程為:根據(jù)被檢大型望遠(yuǎn)鏡8所在位置，將本發(fā)明裝置的可移動(dòng)載車4運(yùn)送到被檢大型望遠(yuǎn)鏡8附近，以距離較近為宜，降下載車升降支撐架24，并將載車平臺(tái)22調(diào)整至水平。
[0059]高性能激光器I上電后冷卻水箱11和電源箱12開始工作，激光器頭10發(fā)出波長為589nm的鈉黃光，鈉原子定標(biāo)穩(wěn)頻機(jī)14監(jiān)測激光波長，在發(fā)生偏離時(shí)波長控制計(jì)算機(jī)13通過控制電源箱12內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器將波長重新對(duì)準(zhǔn)，確保高性能激光器I出光的穩(wěn)定性。激光出射后經(jīng)過激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡2將光束口徑擴(kuò)展至適當(dāng)大小，然后由精密指向鏡3的平面反射鏡15反射出去。根據(jù)被檢大型望遠(yuǎn)鏡8的視場光軸方向，伺服控制計(jì)算機(jī)18發(fā)送相應(yīng)的控制命令，經(jīng)伺服控制器17轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)碾妷盒盘?hào)，驅(qū)動(dòng)精密指向跟蹤架16的俯仰軸和方位軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使激光發(fā)射方向與被檢大型望遠(yuǎn)鏡8視軸平行。
[0060]激光到達(dá)大氣層距地面約10km處激發(fā)鈉原子發(fā)出共振熒光，形成人造鈉激光導(dǎo)星7，共振熒光返回地面再次進(jìn)入被檢大型望遠(yuǎn)鏡8視場，經(jīng)過主反射鏡25、次反射鏡26和第三反射鏡27反射后在焦點(diǎn)處匯聚。將帶微透鏡陣列的高靈敏度CCD相機(jī)19放置于該焦點(diǎn)后適當(dāng)位置，通過圖像采集卡20和圖像采集計(jì)算機(jī)21獲取相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)，波前探測軟件根據(jù)該數(shù)據(jù)經(jīng)過一定的算法復(fù)原入射光波前，通過長時(shí)間曝光平滑掉大氣擾動(dòng)的影響，即可得到被檢大型望遠(yuǎn)鏡8光學(xué)系統(tǒng)的像差。根據(jù)像差分布，反復(fù)精確調(diào)整主反射鏡25和次反射鏡26之間的相對(duì)位置，即可使光學(xué)系統(tǒng)像差逐步達(dá)到誤差要求范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置，其特征在于，包括高性能激光器(I)、激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡(2)、精密指向鏡(3)和波前傳感器(9); 所述波前傳感器(9)位于被檢大型望遠(yuǎn)鏡(8)焦點(diǎn)后方； 所述高性能激光器(I)發(fā)出的激光光束經(jīng)激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡(2)擴(kuò)束后經(jīng)精密指向鏡(3)反射至距離地面10km的鈉原子層，激發(fā)鈉原子共振得到鈉激光導(dǎo)(7)星，鈉激光導(dǎo)(7)星星點(diǎn)進(jìn)入到波前傳感器(9)的探測器視場中心； 經(jīng)所述精密指向鏡(3)反射的激光光軸和所述被檢大型望遠(yuǎn)鏡(8)視軸平行，鈉激光導(dǎo)(7)星星點(diǎn)進(jìn)入被檢大型望遠(yuǎn)鏡(8)光學(xué)系統(tǒng)的視場。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置，其特征在于，所述裝調(diào)檢測裝置還包括可移動(dòng)載車(4)，所述可移動(dòng)載車(4)包括載車平臺(tái)(22)、載車移動(dòng)支撐架(23)和載車升降支撐架(24);所述載車移動(dòng)支撐架(23)和載車升降支撐架(24)固定在載車平臺(tái)(22)下端面，所述高性能激光器(1)、激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡(2)和精密指向鏡(3)設(shè)置在所述載車平臺(tái)(22)的上端面。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置，其特征在于，所述可移動(dòng)載車(4)和所述被檢大型望遠(yuǎn)鏡(8)之間的距離根據(jù)波前傳感器(9)子孔徑視場和波前提取精度要求確定。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置，其特征在于，所述高性能激光器(I)產(chǎn)生的中心波長和鈉原子的D2譜線共振頻率一致。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置，其特征在于，所述激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡(2)為光學(xué)透鏡構(gòu)成的開普勒式光學(xué)系統(tǒng)，包括前擴(kuò)束鏡片(5)和后擴(kuò)束鏡片(6)，高性能激光器(I)發(fā)出的激光依次經(jīng)前擴(kuò)束鏡片(5)和后擴(kuò)束鏡片(6)進(jìn)行擴(kuò)束。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置，其特征在于，所述精密指向鏡(3)包括平面反射鏡(15)、精密指向跟蹤架(16)、伺服控制器(17)和伺服控制計(jì)算機(jī)(18);所述平面反射鏡(15)固定在所述精密指向跟蹤架(16)上，通過所述伺服控制計(jì)算機(jī)(18)和伺服控制器(17)共同控制精密指向跟蹤架(16)轉(zhuǎn)動(dòng)。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置，其特征在于，所述波前傳感器(9)采用哈特曼波前探測器，由帶微透鏡陣列的高靈敏度CCD相機(jī)(19)、圖像采集卡(20)和圖像采集計(jì)算機(jī)(21)組成，帶微透鏡陣列的高靈敏度CCD相機(jī)(19)和圖像采集卡(20)之間通過標(biāo)準(zhǔn)接口數(shù)據(jù)線連接，圖像采集卡(20)和圖像采集計(jì)算機(jī)(21)之間采用PCI接口插接。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測裝置的裝調(diào)檢測方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:將可移動(dòng)載車(4)移動(dòng)至被檢大型望遠(yuǎn)鏡(8)附近并鎖死，可移動(dòng)載車(4)和被檢大型望遠(yuǎn)鏡(8)之間的距離滿足波前傳感器(9)的探測器子孔徑內(nèi)觀測到的導(dǎo)星光斑不產(chǎn)生拉長效應(yīng)； 步驟二:啟動(dòng)高性能激光器(I)，發(fā)出口徑為的激光束;所述激光束經(jīng)激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡(2)擴(kuò)束至口徑為20mm-50mm的激光束;并進(jìn)入精密指向鏡(3)的平面反射鏡(15)內(nèi)； 步驟三:調(diào)整精密指向跟蹤架(16)的俯仰軸和方位軸，使經(jīng)平面反射鏡(15)反射出的激光光軸和被檢大型望遠(yuǎn)鏡(8)視軸平行； 步驟四:經(jīng)所述平面反射鏡(15)反射的激光束激發(fā)距離地面10km的鈉原子共振得到鈉激光導(dǎo)(7)星，所述鈉激光導(dǎo)(7)星星點(diǎn)進(jìn)入到被檢大型望遠(yuǎn)鏡(8)光學(xué)系統(tǒng)并進(jìn)行匯聚，并在焦點(diǎn)后方進(jìn)入波前傳感器(9)的探測器視場中心； 步驟五:圖像采集計(jì)算機(jī)(21)采集圖像數(shù)據(jù)； 步驟六:根據(jù)步驟五中獲得的圖像數(shù)據(jù)，通過波前復(fù)原算法計(jì)算得到波前畸變，即為被檢大型望遠(yuǎn)鏡(8)光學(xué)系統(tǒng)的像差； 步驟七:根據(jù)步驟六中獲得的被檢大型望遠(yuǎn)鏡(8)光學(xué)系統(tǒng)的像差調(diào)整被檢大型望遠(yuǎn)鏡(8)的主反射鏡(25)和次反射鏡(26)之間的相對(duì)位置，重復(fù)步驟二到步驟六，直到被檢大型望遠(yuǎn)鏡(8)光學(xué)系統(tǒng)像差滿足誤差要求。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測方法，其特征在于，所述高性能激光器(I)產(chǎn)生的中心波長和鈉原子的D2譜線共振頻率一致。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于導(dǎo)星的大型望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場裝調(diào)檢測方法，其特征在于，所述高性能激光器(I)發(fā)出的激光束經(jīng)激光擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡(2)擴(kuò)束至口徑為20mm-30mm的激光束。
【文檔編號(hào)】G01M11/02GK106066239SQ201610352117
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日 公開號(hào)201610352117.5, CN 106066239 A, CN 106066239A, CN 201610352117, CN-A-106066239, CN106066239 A, CN106066239A, CN201610352117, CN201610352117.5
【發(fā)明人】王建立, 劉杰, 趙金宇
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所