CN113949443B - 一种激光通信测试系统的高精度快速装调方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光通信测试系统的高精度快速装调方法，主要解决现有激光通信测试系统的装调存在装调过程繁琐、装调效率低、装调精度低问题。本发明装调方法将系统难于找光轴、光轴转换误差大的问题巧妙的通过十字丝法和双面平面反射镜法简单化，通过五棱镜法大幅降低了分光镜的装调难度。同时，本发明装调方法中的光轴转换均是通过自准或者4d激光干涉仪5的方法进行处理，装调精度较高。

Description

一种激光通信测试系统的高精度快速装调方法

技术领域

本发明属于光学装调领域，具体涉及一种激光通信测试系统的高精度快速装调方法。

背景技术

随着空间载荷的快速推进，激光通信设备在航天载荷方面扮演着非常重要的角色，LCT(Laser communication terminal、激光器通信终端)的性能指标一般无法在空间中进行测试，因此需在地面进行测试，且需配置专业的地面测试设备。

激光通信测试系统主要包括两部分，第一部分为缩束系统，第二部分为支路系统。缩束系统一般为两镜系统，主镜为抛物面镜或者双曲面镜，次镜为抛物面镜或者双曲面镜，由于双曲面主镜的检测需要额外的补偿镜，因此在缩束系统装调阶段无形中增加了装调的难度。同时，支路系统包括多个支路，每个支路均包括分光镜和支路镜头，各支路中分光镜的角度对整套系统的偏振度、透过率和分光比有着重要的影响，因此对装调精度有了更高的要求。

在目前激光通信设备批量化、大量化的背景下，激光通信测试系统的高精度快速装调显得尤为重要。但是，现有的激光通信测试系统存在装调过程繁琐、装调效率低、装调精度低的缺陷，使得其不满足高精度快速装调的要求。

发明内容

针对现有激光通信测试系统的装调存在装调过程繁琐、装调效率低、装调精度低问题，本发明提供一种激光通信测试系统的高精度快速装调方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的激光通信测试系统的高精度快速装调方法包括以下步骤：

步骤一、在底板上安装出射光阑与主镜，并在出射光阑与主镜上分别设置十字丝；

步骤二、在主镜和出射光阑中间架设自准直经纬仪，使用自准直经纬仪瞄准，使得主镜十字丝中心、出射光阑十字丝中心和自准直经纬仪的中心处于一条直线，随后去除出射光阑与主镜上的十字丝；

步骤三、在出射光阑后方架设第一平面反射镜，调整第一平面反射镜的方位角和俯仰角，使得第一平面反射镜与自准直经纬仪自准；

步骤四、去掉自准直经纬仪，在主镜焦面位置架设4d激光干涉仪，调整主镜和4d激光干涉仪的姿态，使得主镜的面形达到最小；

步骤五、采用双面镜法将4d激光干涉仪从主镜焦面位置转移到缩束系统的入光口处；

5.1)放置自准直经纬仪，自准第一平面反射镜；

5.2)转动自准直经纬仪180度，在自准直经纬仪前方放置双面平面反射镜，调整双面平面反射镜的姿态使得双面平面反射镜与自准直经纬仪自准；

5.3)将4d激光干涉仪架设到缩束系统入光口处，使得4d激光干涉仪与双面平面反射镜自准直，此时，4d激光干涉仪的指向代表缩束系统的光轴；

步骤六、将次镜放置在缩束系统中相应位置，测量主镜和次镜中心高，调整4d激光干涉仪的高低调节旋钮使得4d激光干涉仪出射光中心高和缩束系统光轴中心高一致；根据设定的缩束系统光轴离轴量，调整4d激光干涉仪左右调节旋钮使得4d激光干涉仪出射光中心和缩束系统离轴量一致；

步骤七、安装次镜，调整次镜和4d激光干涉仪的位姿，使得缩束系统的波像差达到最小；

步骤八、将多个五棱镜放置在各支路的分光镜位置，在五棱镜出光口分别架设相应的第二平面反射镜，使得4d激光干涉仪与第二平面反射镜自准，去掉五棱镜，分别安装分光镜，调整每个分光镜的姿态使得4d激光干涉仪再次与相应第二平面反射镜分别自准直；

步骤九、在各支路上分别安装支路镜头，在支路镜头焦面位置依次架设4d激光干涉仪，调整支路镜头和4d激光干涉仪的位姿，使得每一支路的波像差达到最小；

步骤十、调整测试系统的同轴度；

10.1)将4d激光干涉仪放置在主镜前侧，将4d激光干涉仪出光口对准第一平面反射镜进行自准直，然后在4d激光干涉仪出光口前放置双面平面反射镜，调整双面平面反射镜姿态，使得双面平面反射镜与4d激光干涉仪自准直，将4d激光干涉仪放置在第一平面反射镜和双面平面反射镜之间，调整4d激光干涉仪的姿态，使得4d激光干涉仪和双面平面反射镜另一面自准直，去掉双面平面反射镜；

10.2)在第一个支路的镜头焦面位置安装支路探测器，调整支路探测器的三维位姿，使得支路探测器上4d激光干涉仪光斑的像位于支路探测器的中心并清晰，去掉4d激光干涉仪；

10.3)分别在其他支路的支路镜头焦面位置安装光纤，分别调整光纤姿态，使得光纤光斑在支路探测器的像位于支路探测器中心并清晰，至此，完成激光通信测试系统装调。

与现有技术相比，本发明方法具有如下有益效果：

1.装调方法简单易操作。本发明装调方法将系统难于找光轴、光轴转换误差大的问题巧妙的通过十字丝法和双面平面反射镜法简单化，通过五棱镜法大幅降低了分光镜的装调难度。

2.装调效率高。本发明装调方法中包含的十字丝法、双面平面反射镜法和五棱镜法简单易操作，大大节省装调时间，提高了装调效率。

3.装调精度高。本发明装调方法中的光轴转换均是通过自准或者4d激光干涉仪的方法进行处理，装调精度较高。

附图说明

图1是本发明方法主镜调试光路示意图；

图2是本发明方法缩束系统调试光路示意图；

图3是本发明方法分光镜调试光路示意图；

图4是本发明方法各支路的支路镜头调试光路示意图；

图5是本发明方法各支路同轴度调试光路示意图。

附图标记：1-第一平面反射镜；2-出射光阑；3-自准直经纬仪；4-主镜；5-4d激光干涉仪；6-底板；7-次镜；8-双面平面反射镜；9-第二平面反射镜；10-五棱镜；11-分光镜；12-支路镜头；13-十字丝；14-支路探测器；15-光纤。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用来解释本发明的技术原理，目的并不是用来限制本发明的保护范围。

本发明在激光通信测试系统装调阶段，建立了一套激光通信测试系统的高精度快速装调装置及方法。本发明提供的激光通信测试系统高精度快速装调的装置包括4d激光干涉仪5、第一平面反射镜1、第二平面反射镜9、双面平面反射镜8、五棱镜10、十字丝13和自准直经纬仪3。4d激光干涉仪5分别置于主镜4、支路镜头12、缩束系统焦面处，用于测量主镜4、次镜7、缩束系统、缩束系统和支路组成的光学系统的像差，指导光学系统的装调；第一平面反射镜1、双面平面反射镜8位于缩束系统出口处，用于将光束沿原路返回，经缩束系统在4d激光干涉仪5处形成干涉；五棱镜10位于分光镜11处，用于将光束折转90°；十字丝13位于主镜4和出射光阑2上，用于粗略的标记主镜4和出射光阑2的中心；自准直经纬仪3用于基准的引出。

本发明提供的激光通信测试系统的高精度快速装调方法包括以下步骤：

步骤一、如图1所示，在底板6上安装出射光阑2与主镜4，并在出射光阑2与主镜4上分别贴十字丝13；

步骤二、在主镜4和出射光阑2中间架设自准直经纬仪3，使用自准直经纬仪3瞄准，使得主镜4十字丝中心、出射光阑2十字丝中心和自准直经纬仪3中心三者处于同一直线上，该直线为缩束系统光轴的平行线，随后去除出射光阑2与主镜4上的十字丝13；

步骤三、在出射光阑2后方架设第一平面反射镜1，调整第一平面反射镜1的方位角和俯仰角，使得第一平面反射镜1与自准直经纬仪3自准直，此时第一平面反射镜1法向线为缩束系统光轴平行线；

步骤四、去掉自准直经纬仪3，在主镜4焦面位置架设4d激光干涉仪5，调整主镜4和4d激光干涉仪5的姿态，使得主镜4的面形达到最小；

步骤五、如图2所示，采用双面镜法将4d激光干涉仪5准确的从主镜4焦面位置转移到缩束系统入光口处，该过程具体如下：

5.1)再次放置自准直经纬仪3，自准直经纬仪3自准直第一平面反射镜1；

5.2)将自准直经纬仪3转动180度，在自准直经纬仪3前方放置双面平面反射镜8，调整双面平面反射镜8的姿态使得双面平面反射镜8与自准直经纬仪3自准；

5.3)将4d激光干涉仪5架设到缩束系统入光口处，使得4d激光干涉仪5与双面平面反射镜8自准直，此时4d激光干涉仪5的指向代表缩束系统的光轴；

步骤六、上述步骤已确定4d激光干涉仪5的方位指向和俯仰指向，将次镜7放置在缩束系统中相应位置，使用卷尺测量主镜4和次镜7中心高，调整4d激光干涉仪5的高低调节旋钮使得4d激光干涉仪5出射光中心高和缩束系统光轴中心高一致(即主镜4、次镜7、4d激光干涉仪5中心高一致)，查看图纸得到缩束系统光轴离轴量，调整4d激光干涉仪5左右调节旋钮使得4d激光干涉仪5出射光中心和缩束系统离轴量一致；

步骤七、安装次镜7，调整次镜7和4d激光干涉仪5的位姿使得缩束系统波像差达到最小；

步骤八、如图3所示，使用五棱镜10法安装分光镜11；

将五棱镜10放置在分光镜11的相应位置，在五棱镜10的出光口分别架设相应的第二平面反射镜9，使得4d激光干涉仪5与第二平面反射镜9自准直，去掉五棱镜10，分别安装分光镜11，调整分光镜11的姿态使得4d激光干涉仪5再次与相应第二平面反射镜9自准直，通过该步骤调整所有支路的分光镜11；

步骤九、如图4所示，在各分支路上分别安装支路镜头12，在支路镜头12焦面位置依次架设4d激光干涉仪5，调整支路镜头12和4d激光干涉仪5的位姿，使得各支路的波像差达到最小；

步骤十、调整测试系统的同轴度；

如图5所示，首先将4d激光干涉仪5放置在主镜4前面，将4d激光干涉仪5出光口对准第一平面反射镜1进行自准直，然后在4d激光干涉仪5出光口前面放置双面平面反射镜8，调整双面平面反射镜8姿态，使得双面平面反射镜8与4d激光干涉仪5自准直，然后将4d激光干涉仪5放置在第一平面反射镜1和双面平面反射镜8之间，调整4d激光干涉仪5姿态，使得4d激光干涉仪5和双面平面反射镜8另一面进行自准，去掉双面平面反射镜8；在第一个支路的镜头焦面位置安装支路探测器14，调整支路探测器14的三维位姿，使得支路探测器14上4d激光干涉仪5光斑的像位于支路探测器14的中心并最清晰，去掉4d激光干涉仪5；分别在其他支路的镜头焦面位置安装光纤15，分别调整光纤15姿态，使得光纤15光斑在支路探测器14的像位于支路探测器14中心并最清晰，至此，完成激光通信测试系统装调。

Claims (2)

1.一种激光通信测试系统的高精度快速装调方法，所述激光通信测试系统包括主镜(4)、次镜(7)、分光镜(11)、支路镜头(12)、支路探测器(14)以及光纤(15)，其中，主镜(4)与次镜(7)组成缩束系统，其特征在于：

具体包括以下步骤：

步骤一、在底板(6)上安装出射光阑(2)与主镜(4)，并在出射光阑(2)与主镜(4)上分别设置十字丝(13)；

步骤二、在主镜(4)和出射光阑(2)中间架设自准直经纬仪(3)，使用自准直经纬仪(3)瞄准，使得主镜(4)十字丝中心、出射光阑(2)十字丝中心和自准直经纬仪(3)中心处于一条直线，随后去除出射光阑(2)与主镜(4)上的十字丝(13)；

步骤三、在出射光阑(2)后方架设第一平面反射镜(1)，调整第一平面反射镜(1)的方位角和俯仰角，使得第一平面反射镜(1)与自准直经纬仪(3)自准；

步骤四、去掉自准直经纬仪(3)，在主镜(4)焦面位置架设4d激光干涉仪(5)，调整主镜(4)和4d激光干涉仪(5)的姿态，使得主镜(4)的面形达到最小；

步骤五、采用双面镜法将4d激光干涉仪(5)从主镜(4)焦面位置转移至缩束系统的入光口处；

5.1)放置自准直经纬仪(3)，自准第一平面反射镜(1)；

5.2)转动自准直经纬仪(3)180度，在自准直经纬仪(3)前方放置双面平面反射镜(8)，调整双面平面反射镜(8)的姿态使得双面平面反射镜(8)与自准直经纬仪(3)自准；

5.3)将4d激光干涉仪(5)架设到缩束系统入光口处，使得4d激光干涉仪(5)与双面平面反射镜(8)自准直，此时，4d激光干涉仪(5)的指向代表缩束系统的光轴；

步骤六、将次镜(7)放置在缩束系统中相应位置，测量主镜(4)和次镜(7)中心高，调整4d激光干涉仪(5)的高低调节旋钮使得4d激光干涉仪(5)出射光中心高和缩束系统光轴中心高一致；根据设定的缩束系统光轴离轴量，调整4d激光干涉仪(5)左右调节旋钮使得4d激光干涉仪(5)出射光中心和缩束系统离轴量一致；

步骤七、调整次镜(7)和4d激光干涉仪(5)的位姿，使得缩束系统的波像差达到最小；

步骤八、将多个五棱镜(10)放置在各支路的分光镜(11)位置，在五棱镜(10)出光口分别架设相应的第二平面反射镜(9)，使得4d激光干涉仪(5)与第二平面反射镜(9)自准直，去掉五棱镜(10)，分别安装分光镜(11)，调整每个分光镜(11)的姿态使得4d激光干涉仪(5)再次与相应第二平面反射镜(9)分别自准直；

步骤九、在各支路上分别安装支路镜头(12)，在支路镜头(12)焦面位置依次架设4d激光干涉仪(5)，调整支路镜头(12)和4d激光干涉仪(5)的位姿，使得各支路的波像差达到最小；

步骤十、调整测试系统的同轴度；

10.1)将4d激光干涉仪(5)放置在主镜(4)前侧，将4d激光干涉仪(5)出光口对准第一平面反射镜(1)进行自准直，然后在4d激光干涉仪(5)出光口前放置双面平面反射镜(8)，调整双面平面反射镜(8)姿态，使得双面平面反射镜(8)与4d激光干涉仪(5)自准直，将4d激光干涉仪(5)放置在第一平面反射镜(1)和双面平面反射镜(8)之间，调整4d激光干涉仪(5)的姿态，使得4d激光干涉仪(5)和双面平面反射镜(8)另一面自准直，去掉双面平面反射镜(8)；

10.2)在第一个支路的镜头焦面位置安装支路探测器(14)，调整支路探测器(14)的三维位姿，使得支路探测器(14)上4d激光干涉仪(5)光斑的像位于支路探测器(14)的中心并清晰，去掉4d激光干涉仪(5)；

10.3)分别在其他支路的支路镜头(12)焦面位置安装光纤(15)，分别调整光纤(15)姿态，使得光纤(15)光斑在支路探测器(14)的像位于支路探测器(14)中心并清晰，至此，完成激光通信测试系统装调。

2.根据权利要求1所述的激光通信测试系统的高精度快速装调方法，其特征在于：步骤六中，通过使用卷尺测量主镜(4)和次镜(7)中心高。

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