CN102854633A - 一种用于多波段激光合束对准的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明用于多波段激光合束对准的装置涉及激光合束对准技术领域，该装置包括第一激光器（1）、第一透镜（2）、第一二维摆镜（3）、第二激光器（4）、第二透镜（5）、第二二维摆镜（6）、第三激光器（7）、第三透镜（8）、第三二维摆镜（9）、分束镜（10）、聚焦次镜（11）、聚焦主镜（12）、热靶（13）和二维摆镜闭环控制回路；所述二维摆镜闭环控制回路包括红外相机（14）和控制器（15），聚焦次镜（11）和聚焦主镜（12）共同构成聚焦镜组。本发明的有益效果是：该装置仅需使用一个探测器进行位置检测就能实现对不同波段激光合束对准，同时还大幅提高了激光的合束对准精度。
Description
技术领域
本发明涉及激光合束对准技术领域，具体涉及一种用于多波段激光合束对准的装置。
背景技术
激光合束对准技术是在光电对抗领域用于实现干扰激光共轴对准的关键技术，文献“公开号为CN 102519305 A的中国发明专利”公开了一种用于红外多谱段激光监视对准的装置。该发明采用3个四象限探测器分别对3台激光器的发射激光进行位置监测，进而为快速反射镜提供反馈信息，实现3路出射激光的精确对准与同轴。该装置原理简单，实现方便，但每1束激光需要1个单独的探测器进行位置检测，制造成本高、占用空间大，且3个探测器的基准位置需要精确的对比标校，因此，发射激光的合束对准精度有限。
发明内容
为了解决现有激光合束对准技术在对多波段激光进行合束对准时必需使用多个探测器进行位置检测才能实现对多波段激光的合束对准，每束激光都需要单独的探测器进行位置检测，多个探测器的基准位置需要精确的对比标校以及激光的合束对准精度有限，不仅探测器数量多，制造成本高，占用排布空间大，以及因探测器直接监测发射激光而存在被激光毁坏的风险等技术问题，本发明提供一种用于多波段激光合束对准的装置。
本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：
一种用于多波段激光合束对准的装置包括：第一激光器、第一透镜、第一二维摆镜、第二激光器、第二透镜、第二二维摆镜、第三激光器、第三透镜、第三二维摆镜、分束镜、聚焦次镜、聚焦主镜、热靶和二维摆镜闭环控制回路；二维摆镜闭环控制回路包括红外相机和控制器，聚焦次镜和聚焦主镜共同构成聚焦镜组；
第一激光器发出的激光束经第一透镜调整发散角之后被第一二维摆镜全反射形成第一出射光束，第一出射光束分别经第二二维摆镜和第三二维摆镜完全透射后入射到分束镜；分束镜将第一出射光束99%的能量反射到主光路中，成为第一干扰激光；分束镜同时还将第一出射光束其余的能量透射，成为第一参考光；第一参考光依次经聚焦镜组的聚焦主镜和聚焦次镜两次汇聚后投射在热靶上；热靶被第一参考光照射后升温并向四周辐射第一红外光，其中一部分第一红外光沿着第一参考光的入射光路逆向射入聚焦镜组，依次经聚焦次镜和聚焦主镜的发散作用后变为平行光束，第一红外光的平行光束入射到分束镜的镀膜面并被其完全反射进入到红外相机中并成像；二维摆镜闭环控制回路根据第一红外光平行光束成像点的脱靶量发出对第一二维摆镜的倾角的调整控制命令；
第二激光器发出的激光束经第二透镜调整发散角之后被第二二维摆镜的前镜面反射形成第二出射光束；第二出射光束经第三二维摆镜完全透射后入射到分束镜；分束镜将第二出射光束99%的能量反射到主光路中，成为第二干扰激光；分束镜同时还将第二出射光束其余的能量透射，成为第二参考光；第二参考光依次经聚焦镜组的聚焦主镜和聚焦次镜两次汇聚后投射在热靶上；热靶被第二参考光照射后升温并向四周辐射第二红外光，其中一部分第二红外光沿着第二参考光的入射光路逆向射入聚焦镜组，依次经聚焦次镜和聚焦主镜的发散作用后变为平行光束，第二红外光的平行光束入射到分束镜的镀膜面并被其完全反射进入到红外相机中并成像；二维摆镜闭环控制回路根据第二红外光平行光束成像点的脱靶量发出对第二二维摆镜的倾角的调整控制命令；
第三激光器发出的激光束经第三透镜调整发散角之后被第三二维摆镜的前镜面反射形成第三出射光束；第三出射光束直接入射到分束镜；分束镜将第三出射光束99%的能量反射到主光路中，成为第三干扰激光；分束镜同时还将第三出射光束其余的能量透射，成为第三参考光；第三参考光依次经聚焦镜组的聚焦主镜和聚焦次镜两次汇聚后投射在热靶上；热靶被第三参考光照射后升温并向四周辐射第三红外光，其中一部分第三红外光沿着第三参考光的入射光路逆向射入聚焦镜组，依次经聚焦次镜和聚焦主镜的发散作用后变为平行光束，第三红外光的平行光束入射到分束镜的镀膜面并被其完全反射进入到红外相机中并成像；二维摆镜闭环控制回路根据第三红外光平行光束成像点的脱靶量发出对第三二维摆镜的倾角的调整控制命令。
上述第一激光器、第二激光器和第三激光器分别是长波激光器、中波激光器和短波激光器。第二二维摆镜和第三二维摆镜都是合束镜。
所述聚焦主镜为离轴抛物面反射镜、聚焦次镜为离轴双曲面反射镜，聚焦主镜与聚焦次镜的中心轴重合布置，热靶位于聚焦镜组的焦点上。
本发明的有益效果是：利用一组离轴聚焦镜组将各不同波段的激光束转化为红外热源，进而将对多束发射激光的监测转化为对同一热靶上像点的监测，以间接获得不同波段发射光束的位置信息，进而闭环控制二维摆镜实现各路激光的精确对准与同轴。该装置仅需使用一个探测器进行位置检测就能实现对多波段激光的合束对准，不仅减少了探测器数量，降低了制造成本，节省了排布空间，同时还大幅提高了激光的合束对准精度，并消除了因探测器直接监测发射激光而被激光毁坏的风险。
附图说明
图1是本发明用于多波段激光合束对准的装置的结构示意图；
图2是二维摆镜闭环控制回路的原理示意图
图3是本发明聚焦镜组的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1至图3所示，本发明的用于多波段激光合束对准的装置包括：第一激光器1、第一透镜2、第一二维摆镜3、第二激光器4、第二透镜5、第二二维摆镜6、第三激光器7、第三透镜8、第三二维摆镜9、分束镜10、聚焦次镜11、聚焦主镜12、热靶13和二维摆镜闭环控制回路。二维摆镜闭环控制回路包括红外相机14和控制器15，聚焦次镜11和聚焦主镜12共同构成聚焦镜组。
第一激光器1发出的激光束经第一透镜2调整发散角之后被第一二维摆镜3全反射形成第一出射光束，第一出射光束分别经第二二维摆镜6和第三二维摆镜9完全透射后入射到分束镜10。分束镜10将第一出射光束99%的能量反射到主光路中，成为第一干扰激光。分束镜10同时还将第一出射光束其余的能量透射，成为第一参考光。第一参考光依次经聚焦镜组的聚焦主镜12和聚焦次镜11两次汇聚后投射在热靶13上。热靶13被第一参考光照射后升温并向四周辐射第一红外光，其中一部分第一红外光沿着第一参考光的入射光路逆向射入聚焦镜组，这一部分第一红外光依次经聚焦次镜11和聚焦主镜12的发散作用后变为平行光束，第一红外光的平行光束入射到分束镜10的镀膜面并被其完全反射进入到红外相机14中并成像。二维摆镜闭环控制回路根据第一红外光平行光束成像点的脱靶量发出对第一二维摆镜3的倾角的调整控制命令。
第二激光器4发出的激光束经第二透镜5调整发散角之后被第二二维摆镜6的前镜面反射形成第二出射光束。第二出射光束经第三二维摆镜9完全透射后入射到分束镜10。分束镜10将第二出射光束99%的能量反射到主光路中，成为第二干扰激光。分束镜10同时还将第二出射光束其余的能量透射，成为第二参考光。第二参考光依次经聚焦镜组的聚焦主镜12和聚焦次镜11两次汇聚后投射在热靶13上。热靶13被第二参考光照射后升温并向四周辐射第二红外光，其中一部分第二红外光沿着第二参考光的入射光路逆向射入聚焦镜组，这一部分第二红外光依次经聚焦次镜11和聚焦主镜12的发散作用后变为平行光束，第二红外光的平行光束入射到分束镜10的镀膜面并被其完全反射进入到红外相机14中并成像。二维摆镜闭环控制回路根据第二红外光平行光束成像点的脱靶量发出对第二二维摆镜6的倾角的调整控制命令。
第三激光器7发出的激光束经第三透镜8调整发散角之后被第三二维摆镜9的前镜面反射形成第三出射光束。第三出射光束直接入射到分束镜10。分束镜10将第三出射光束99%的能量反射到主光路中，成为第三干扰激光。分束镜10同时还将第三出射光束其余的能量透射，成为第三参考光。第三参考光依次经聚焦镜组的聚焦主镜12和聚焦次镜11两次汇聚后投射在热靶13上。热靶13被第三参考光照射后升温并向四周辐射第三红外光，其中一部分第三红外光沿着第三参考光的入射光路逆向射入聚焦镜组，这一部分第三红外光依次经聚焦次镜11和聚焦主镜12的发散作用后变为平行光束，第三红外光的平行光束入射到分束镜10的镀膜面并被其完全反射进入到红外相机14中并成像。二维摆镜闭环控制回路根据第三红外光平行光束成像点的脱靶量发出对第三二维摆镜9的倾角的调整控制命令。
上述第一激光器1、第二激光器4和第三激光器7分别是长波激光器、中波激光器和短波激光器。第二二维摆镜6和第三二维摆镜9都是合束镜。
所述聚焦主镜12为离轴抛物面反射镜，聚焦次镜11为离轴双曲面反射镜，共同组成平行光聚焦镜组系统。聚焦主镜12与聚焦次镜11的曲线中心轴重合，热靶13位于聚焦镜组系统的焦点上。
应用本发明的激光合束对准装置对多波段激光合束对准时，需分别对三台激光器的发射光束进行单独校准调整。
当调整第一激光器1发射的长波激光时，需将第二激光器4和第三激光器7都关闭而只启动第一激光器1，此时，第一激光器1发射的长波激光首先经第一二维摆镜3完全反射形成第一出射光束，再顺次经第二二维摆镜6和第三二维摆镜9完全透射后到达分束镜10。分束镜10将长波激光99%能量直接反射进入主干扰光路成为第一干扰激光，并将长波激光其余的能量透射成为第一参考光，第一参考光依次经聚焦镜组的聚焦主镜12和聚焦次镜11两次汇聚后投射在热靶13上。热靶13被第一参考光照射后升温并向四周辐射第一红外光，其中一部分第一红外光沿着第一参考光的入射光路逆向射入聚焦镜组，依次经聚焦次镜11和聚焦主镜12的发散作用后变为平行光束，第一红外光的平行光束入射到分束镜10的镀膜面并被其完全反射进入到红外相机14中并成像为长波激光的标靶像点。红外相机14监测长波激光的标靶像点相对于标靶中心的脱靶量并将其传送给控制器15，控制器15根据该长波激光的脱靶量信息发出对第一二维摆镜3倾角的调整量控制命令。当利用二维摆镜闭环控制回路的调整功能将长波激光标靶的像点与标靶的原点完全重合时，其脱靶量为（0,0），此时，第一激光器1发射的长波激光实现与作为标靶坐标Z轴的基准光路的精确对准重合。
当调整第二激光器4发射的中波激光时，需将第一激光器1和第三激光器7都关闭而只启动第二激光器4，同样利用二维摆镜闭环控制回路的调整功能实现第二激光器4发射的中波激光与作为标靶坐标Z轴的基准光路的精确对准重合。
当利用相同的原理使第三激光器7发射的短波激光实现与作为标靶坐标Z轴的基准光路的精确对准重合时，即完成了对多波段激光的合束对准。
Claims (4)
1.一种用于多波段激光合束对准的装置，其特征在于：该装置包括第一激光器（1）、第一透镜（2）、第一二维摆镜（3）、第二激光器（4）、第二透镜（5）、第二二维摆镜（6）、第三激光器（7）、第三透镜（8）、第三二维摆镜（9）、分束镜（10）、聚焦次镜（11）、聚焦主镜（12）、热靶（13）和二维摆镜闭环控制回路；所述二维摆镜闭环控制回路包括红外相机（14）和控制器（15），聚焦次镜（11）和聚焦主镜（12）共同构成聚焦镜组；
所述第一激光器（1）发出的激光束经第一透镜（2）调整发散角之后被第一二维摆镜（3）全反射形成第一出射光束，第一出射光束分别经第二二维摆镜（6）和第三二维摆镜（9）完全透射后入射到分束镜（10）；分束镜（10）将第一出射光束99%的能量反射到主光路中，成为第一干扰激光；分束镜（10）同时还将第一出射光束其余的能量透射，成为第一参考光；第一参考光依次经聚焦镜组的聚焦主镜（12）和聚焦次镜（11）两次汇聚后投射在热靶（13）上；热靶（13）被第一参考光照射后升温并向四周辐射第一红外光，其中一部分的第一红外光沿着第一参考光的入射光路逆向射入聚焦镜组，依次经聚焦次镜（11）和聚焦主镜（12）的发散作用后变为平行光束，第一红外光的平行光束入射到分束镜（10）的镀膜面并被其完全反射进入到红外相机（14）中并成像；二维摆镜闭环控制回路根据第一红外光平行光束成像点的脱靶量发出对第一二维摆镜（3）的倾角的调整控制命令；
所述第二激光器（4）发出的激光束经第二透镜（5）调整发散角之后被第二二维摆镜（6）的前镜面反射形成第二出射光束；第二出射光束经第三二维摆镜（9）完全透射后入射到分束镜（10）；分束镜（10）将第二出射光束99%的能量反射到主光路中，成为第二干扰激光；分束镜（10）同时还将第二出射光束其余的能量透射，成为第二参考光；第二参考光依次经聚焦镜组的聚焦主镜（12）和聚焦次镜（11）两次汇聚后投射在热靶（13）上；热靶（13）被第二参考光照射后升温并向四周辐射第二红外光，其中一部分第二红外光沿着第二参考光的入射光路逆向射入聚焦镜组，依次经聚焦次镜（11）和聚焦主镜（12）的发散作用后变为平行光束，第二红外光的平行光束入射到分束镜（10）的镀膜面并被其完全反射进入到红外相机（14）中并成像；二维摆镜闭环控制回路根据第二红外光平行光束成像点的脱靶量发出对第二二维摆镜（6）的倾角的调整控制命令；
所述第三激光器（7）发出的激光束经第三透镜（8）调整发散角之后被第三二维摆镜（9）的前镜面反射形成第三出射光束；第三出射光束直接入射到分束镜（10）；分束镜（10）将第三出射光束99%的能量反射到主光路中，成为第三干扰激光；分束镜（10）同时还将第三出射光束1%的能量透射，成为第三参考光；第三参考光依次经聚焦镜组的聚焦主镜（12）和聚焦次镜（11）两次汇聚后投射在热靶（13）上；热靶（13）被第三参考光照射后升温并向四周辐射第三红外光，其中一部分第三红外光沿着第三参考光的入射光路逆向射入聚焦镜组，依次经聚焦次镜（11）和聚焦主镜（12）的发散作用后变为平行光束，第三红外光的平行光束入射到分束镜（10）的镀膜面并被其完全反射进入到红外相机（14）中并成像；二维摆镜闭环控制回路根据第三红外光平行光束成像点的脱靶量发出对第三二维摆镜（9）的倾角的调整控制命令。
2.如权利要求1所述的一种用于多波段激光合束对准的装置，其特征在于：所述的第一激光器（1）、第二激光器（4）和第三激光器（7）分别是长波激光器、中波激光器和短波激光器。
3.如权利要求1所述的一种用于多波段激光合束对准的装置，其特征在于：所述的第二二维摆镜（6）和第三二维摆镜（9）都是合束镜。
4.如权利要求1所述的一种用于多波段激光合束对准的装置，其特征在于：所述聚焦主镜（12）为离轴抛物面反射镜，聚焦次镜（11）为离轴双曲面反射镜，聚焦主镜（12）与聚焦次镜（11）的曲面中心轴重合，热靶（13）位于聚焦镜组的焦点上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130102 |