CN104316297A - 高精度激光光路指向性在线监测装置及其方法 - Google Patents

高精度激光光路指向性在线监测装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高精度激光光路指向性在线监测装置，包括激光光束，倾斜设置在激光光束光路上的采光镜片，经采光镜片反射后的采样光束照射到密闭装置外壳内部的分光镜片上，经过分光镜片形成近点分光光束和远点分光光束，所述的近点分光光束照射到近点探测器上，所述的远点分光光束经过平行的角锥棱镜镜架组后照射到远点探测器上，近点探测器和远点探测器分别与单片机相连，并通过USB传输线连接到计算机。本发明响应速度快，采样光光路全封闭，可以有效监测振荡器输出光束漂移等因素造成的在激光长距离传输过程中光束发生的漂移。平行布置的角锥棱镜镜架组实现了狭小空间内采样光束的长距离传输，精确的反应光路实时变化情况。

Description

高精度激光光路指向性在线监测装置及其方法
技术领域
本发明属于激光光路的检测装置，具体涉及一种高精度激光光路指向性在线监测装置及其方法。
背景技术
在激光长距离传输过程中，激光光束很容易发生漂移，它产生的原因包含环境温度变化，镜架机械结构蠕变，地基微振动，气流扰动及振荡器输出光束漂移等因素。因此，在实际应用中急需对激光光路指向性进行监测，实时测量漂移量，从而了解空间激光照射情况。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种高精度激光光路指向性在线监测装置及其方法。
本发明的技术方案是：一种高精度激光光路指向性在线监测装置，包括激光光束，倾斜设置在激光光束光路上的采光镜片，经采光镜片反射后的采样光束照射到密闭装置外壳内部的分光镜片上，经过分光镜片形成近点分光光束和远点分光光束，所述的近点分光光束照射到近点探测器上，所述的远点分光光束经过平行的角锥棱镜镜架组后照射到远点探测器上，近点探测器和远点探测器分别与单片机相连，并通过USB传输线连接到计算机。
所述的采光镜片、分光镜片均为半透半反镜，均以45°倾斜设置。
所述的单片机型号为PIC16f877。
按照上述的高精度激光光路指向性在线监测装置的在线监测方法，包括以下步骤：
（ⅰ）激光采样（S1）
调节并固定采光镜片的偏折角度，使采样光束传播方向与激光光束垂直分开，同时照射到分光镜片上；
（ⅱ）采样光分束传输（S2）
经过分光镜片后，反复调节相应分光镜片及角锥棱镜镜架组，使近点分光光束经衰减后照射到近点探测器上，光程1米；使远点分光光束经角锥棱镜镜架组往复反射传输之后，经衰减照射到远点探测器上，光程10米；
（ⅲ）光电转换（S3）
分光光束照射到相应探测器的感光面上，由于存在横向光电效应，探测器内部的四个电极将有电流输出。当采样光照射到不同位置时，各个电极输出微电流不同，从而表征相应位置信息；
（ⅳ）信号处理（S4）
利用单片机PIC16f877对步骤（ⅲ）中的电流信号进行采集、并处理为二维坐标值；
（ⅴ）数据传输及显示（S5）
步骤（ⅳ）中完成处理计算后的数据经USB传输线传输到计算机中进行实时显示。
本发明结构紧凑，操作方便，响应速度快，采样光光路全封闭，可以有效监测振荡器输出光束漂移等因素造成的在激光长距离传输过程中光束发生的漂移，并且有效屏蔽了通风气流扰动对装置系统误差的影响。平行布置的角锥棱镜镜架组实现了狭小空间内采样光束的长距离传输，误差低，采样光光程长，能够更加精确的反应激光光路指向性实时变化情况。
附图说明
图1 是本发明中监测装置的布置图；
图2 是本发明中监测方法的程序图。
     其中：
        1  激光光束            2  采光镜片
        3  采样光束            4  密闭装置外壳
        5  分光镜片            6  近点分光光束
        7  近点探测器          8  远点分光光束
        9  角锥棱镜镜架组      10 远点探测器
        11 单片机              12 USB传输线
        13 计算机。
具体实施方式
以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：
如图1所示，
本发明的工作原理如下：一种高精度激光光路指向性在线监测装置，包括激光光束1，倾斜设置在激光光束1光路上的采光镜片2，经采光镜片2反射后的采样光束3照射到密闭装置外壳4内部的分光镜片5上，经过分光镜片5形成近点分光光束6和远点分光光束8，所述的近点分光光束6照射到近点探测器7上，所述的远点分光光束8经过平行的角锥棱镜镜架组9后照射到远点探测器10上，近点探测器7和远点探测器10分别与单片机11相连，并通过USB传输线12连接到计算机13。
所述的采光镜片2、分光镜片5均为半透半反镜，均以45°倾斜设置。
所述的单片机11型号为PIC16f877。
按照上述的高精度激光光路指向性在线监测装置及其方法的在线监测方法，包括以下步骤：
（ⅰ）激光采样（S1）
调节并固定采光镜片2的偏折角度，使采样光束3传播方向与激光光束1垂直分开，同时照射到分光镜片5上；
（ⅱ）采样光分束传输（S2）
经过分光镜片5后，反复调节相应分光镜片5及角锥棱镜镜架组，使近点分光光束6经衰减后照射到近点探测器7上，光程1米；使远点分光光束8经角锥棱镜镜架组9往复反射传输之后，经衰减照射到远点探测器10上，光程10米；
（ⅲ）光电转换（S3）
分光光束照射到相应探测器的感光面上，由于存在横向光电效应，探测器内部的四个电极将有电流输出。当采样光照射到不同位置时，各个电极输出微电流不同，从而表征相应位置信息；
（ⅳ）信号处理（S4）
利用单片机11PIC16f877对步骤（ⅲ）中的电流信号进行采集、并处理为二维坐标值；
（ⅴ）数据传输及显示（S5）
步骤（ⅳ）中完成处理计算后的数据经USB传输线12传输到计算机13中进行实时显示。
本发明结构紧凑，操作方便，响应速度快，采样光光路全封闭，可以有效监测振荡器输出光束漂移等因素造成的在激光长距离传输过程中光束发生的漂移，并且有效屏蔽了通风气流扰动对装置系统误差的影响。平行布置的角锥棱镜镜架组实现了狭小空间内采样光束的长距离传输，误差低，采样光光程长，能够更加精确的反应激光光路指向性实时变化情况。

Claims (5)

1.一种高精度激光光路指向性在线监测装置，包括激光光束（1），其特征在于：倾斜设置在激光光束（1）光路上的采光镜片（2），经采光镜片（2）反射后的采样光束（3）照射到密闭装置外壳（4）内部的分光镜片（5）上，经过分光镜片（5）形成近点分光光束（6）和远点分光光束（8），所述的近点分光光束（6）照射到近点探测器（7）上，所述的远点分光光束（8）经过平行的角锥棱镜镜架组（9）后照射到远点探测器（10）上，近点探测器（7）和远点探测器（10）分别与单片机（11）相连，并通过USB传输线（12）连接到计算机（13）。
2.根据权利要求1所述的高精度激光光路指向性在线监测装置，其特征在于：所述的采光镜片（2）、分光镜片（5）均为半透半反镜，均以45°倾斜设置。
3.根据权利要求1所述的高精度激光光路指向性在线监测装置，其特征在于：所述的单片机（11）型号为PIC16f877。
4.按照权利要求1所述的高精度激光光路指向性在线监测装置的在线监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
（ⅰ）激光采样（S1）
调节并固定采光镜片（2）的偏折角度，使采样光束（3）传播方向与激光光束（1）垂直分开，同时照射到分光镜片（5）上；
（ⅱ）采样光分束传输（S2）
经过分光镜片（5）后，反复调节相应分光镜片（5）及角锥棱镜镜架组，使近点分光光束（6）经衰减后照射到近点探测器（7）上，光程1米；使远点分光光束（8）经角锥棱镜镜架组（9）往复反射传输之后，经衰减照射到远点探测器（10）上，光程10米；
（ⅲ）光电转换（S3）
分光光束照射到相应探测器的感光面上，由于存在横向光电效应，探测器内部的四个电极将有电流输出。
5.当采样光照射到不同位置时，各个电极输出微电流不同，从而表征相应位置信息；
（ⅳ）信号处理（S4）
利用单片机（11）PIC16f877对步骤（ⅲ）中的电流信号进行采集、并处理为二维坐标值；
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