CN114296055A - 一种紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明是为了解决现有偏振激光光轴一致性的测量系统及测量方法，采用的测量系统存在体积大、装调困难，同时同轴卡式缩束系统中心遮拦和透过率较低以及易引起系统误差的问题，本发明提出一种紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统及测量方法。本发明是通过将偏振激光经过缩束、衰减，到达第一能量分光镜，一半的偏振激光透射进入光瞳探测支路，直接由光瞳探测器接收激光光斑监测光瞳位置；另一半的偏振激光反射进入光轴探测支路，依次第二能量分光镜、偏振分光镜和反射镜，将激光依次传送到P&S光、S光和P光三个不同的探测支路里，由探测器接收激光光斑，监测光斑质心坐标位置，从而实现入射偏振激光光瞳位置和光轴一致性的高精度测量。

Description

一种紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统及测量方法

技术领域

本发明属于光学精密测量仪器领域，具体涉及一种紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统及测量方法。

背景技术

近年来，雾霾、沙尘暴、台风、全球变暖等异常环境正日益影响着每个人的生活，为了大自然和人类的未来，研究全球大气的重要性和紧迫性与日俱增。激光雷达是一种通过主动遥感对大气探测的有效手段，它能够获得全天候、高时空分辨率、大范围的大气信息，从而成为目前大气遥感的重要组成部分和研究热点。

激光雷达向大气中发射激光，激光与大气中的分子、气溶肢、云等粒子发生相互作用，使得光信号在传播方向、强度、频率、偏振、相位等方面发生变化，根据回波信号偏振态的变化，偏振激光雷达能够分辨出大气中的球形粒子和非球形粒子，因此，对偏振激光雷达的探测精度提出了很高的要求。

精确偏振测量的主要障碍在于光学元件非理想偏振性质导致的系统误差。系统中倾斜的反射面、分光镜的镀膜、非理想的偏振光学元件、光学元件偏振性质的波长相关性和视场相关性，甚至光学元件表面灰尘造成的退偏等都会引起系统误差。因此，如何高精度测量偏振激光光轴一致性，继而构建高精度偏振激光雷达系统是目前大气主动遥感领域亟待解决的问题。

测量偏振激光光轴一致性的关键是构建一个缩束系统，再对不同偏振态的激光光束单独分光探测。目前常见的测量偏振激光光轴一致性方法，有共孔径同轴卡式缩束系统和共孔径离轴缩束系统。同轴卡式缩束系统采用卡式系统加目镜组的方式，构建一个望远系统，虽具有体积小的优势，但是存在中心遮拦和系统透过率较低的缺点；离轴缩束系统一般采用两个抛物面镜或抛物面镜加双曲面镜的组合形式，构建一个离轴的缩束系统，其优点是采用全反射的方式提高系统的透过率，且无中心遮拦，但是存在系统体积较大，系统装调相对困难，容易引起系统自身误差的缺点。

发明内容

为了解决现有偏振激光光轴一致性的测量系统及测量方法，采用的测量系统存在体积大、装调困难，同时同轴卡式缩束系统中心遮拦和透过率较低以及易引起系统误差的问题，本发明提出一种紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统及测量方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统，其特殊之处在于：包括高精度离轴卡式的缩束组件2，用于监测偏振激光光瞳位置的光瞳探测组件3以及用于探测各个偏振激光之间的光轴一致性的光轴探测组件4；

所述光瞳探测组件3和光轴探测组件4共用前端的缩束组件2；

所述缩束组件2包括窗口玻璃21、主镜抛物镜22、反射次镜23和光瞳会聚镜组24；被测光电载荷1发出平行偏振激光穿透窗口玻璃21的外表面，入射至主镜抛物镜22后反射，反射光一部分光线经窗口玻璃21透射，另一部分光线入射至窗口玻璃21的内表面反射后入射至反射次镜23，再经反射次镜23反射进入光瞳会聚镜组24，在反射光路中形成一次像面焦点；

所述窗口玻璃21、主镜抛物镜22、反射次镜23和光瞳会聚镜组24相对位置能够保证偏振激光会垂直入射至光瞳探测组件3；

所述光瞳会聚镜组24的焦点与一次像面焦点重合；

所述光瞳探测组件3包括沿光路方向依次设置的衰减片31、第一能量分光镜32和光瞳探测器33；透过光瞳会聚镜组24的平行光依次入射至衰减片31和第一能量分光镜32，经第一能量分光镜32分光后一部分光入射至光瞳探测器33，进行入射光斑的探测；另一部分光进入光轴探测组件4，进行各个偏振激光之间的光轴一致性探测；

所述光轴探测组件4分为三个不同的探测支路，每个探测支路上均包含有光轴会聚镜组44和探测器；第一探测支路上经第一能量分光镜32分光后的偏振激光依次进入第二能量分光镜41、光轴会聚镜组44和P&S光探测器45，进行入射光中P光和S光混合光的光斑探测；第二探测支路上设有偏振分光镜42，经第二能量分光镜41分光后的偏振激光经偏振分光镜42分出P光和S光，S光反射后依次进入所在支路的光瞳会聚镜组44和S光探测器46，进行S光的光斑探测；第三探测支路上设有反射镜43，将P光反射后，依次入射至所在支路的光轴会聚镜组44和P光探测器47，进行P光的光斑探测；

所述第一能量分光镜32的法线与激光发射光轴的夹角为45°；

所述第二能量分光镜41的法线与P&S光光轴的夹角为45°，偏振分光镜42的法线与S光光轴的夹角为45°，反射镜43法线与P光光轴的夹角为45°；

所述第一能量分光镜32的法线与第二能量分光镜41的法线垂直；

所述第二能量分光镜41、偏振分光镜42和反射镜43的法线平行。

进一步地，所述窗口玻璃21的外表面镀有增透膜，内表面镀有半透半反膜；所述缩束组件2的缩束倍率为10倍，入瞳直径为

出瞳直径为

所述光轴会聚镜组44的焦距为250mm，则光轴探测组件4的短焦为2500mm。

进一步地，所述光瞳会聚镜组24为曲率不同的两个正透镜，用于保证入射偏振激光以小口径平行光出射，两个正透镜曲率分别为(R-184.3，R-97.6)和(平面，R-267.1)；

光轴会聚镜组44包括两个曲率不同的负透镜和一个正透镜，正透镜设置在两个负透镜之间，沿光路方向负透镜的曲率依次为(R28.4,R17.24)，和(R-29.04，R16.848)，正透镜的曲率为(R18.72和R-119.7)。

进一步地，所述光瞳探测器33的分辨率为2048×2048，像元尺寸为6.5um，使得整个系统光瞳探测的空间分辨率可以优于0.1mm；

所述P&S光探测器45、S光探测器46和P光探测器47的分辨率均为2560×2048，像元尺寸均为5um，使得光轴探测组件4的光轴探测角分辨率达到2umrad。

进一步地，所述第一能量分光镜32、第二能量分光镜41为能量半透半反镜，分光比为50％；

所述偏振分光镜42的分光比为50％。

进一步地，所述衰减片31由一组不同衰减倍率的衰减片组成，衰减倍率依次为0.5倍、0.2倍、0.1倍、0.05倍、0.01倍、0.005倍和0.001倍。

本发明还提供了一种基于权利要求1-6所述的紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统的偏振激光光轴一致性的测量方法，，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1)建立多光轴一致性测量基准

1.1)保持光瞳探测器33的位置不变，依次设置好衰减片31和第一能量分光镜32的位置，然后调整缩束组件2各个光学器件的方位和俯仰姿态，使得光源发出的偏振激光从窗口玻璃21的几何中心入射，保证光瞳探测器33接收到入射激光的光斑；

1.2)根据P&S光探测器45、S光探测器46和P光探测器47接收的偏振激光光斑位置，调整光轴探测组件4各个光学器件的方位和俯仰姿态，使得各支路偏振激光光斑刚好落在其图像的几何中心；

步骤2)测量被测光电载荷1的多光轴一致性

2.1)被测光电载荷1姿态调整

调整被测光电载荷1的方位和俯仰姿态，使得被测光电载荷1发出的偏振激光入射至窗口玻璃21的几何中心；

被测光电载荷1发出的平行激光是同时保护P光和S光的线偏振激光；

2.2)被测光电载荷激光的入瞳坐标位置的测量

被测光电载荷1发出的偏振激光穿透窗口玻璃21增透膜的一侧，入射至主镜抛物镜22上，经主镜抛物镜22再反射至窗口玻璃21半透半反膜的一侧，一部分光线透射，另一部分光线反射至反射次镜23，再经反射次镜23反射后会聚，而后再分散进入光瞳会聚镜组24以小口径平行光出射；

光瞳会聚镜组24出射的偏振激光依次经过衰减片31和第一能量分光镜32，经第一能量分光镜32分光后的一部分偏振激光进入光瞳探测支路到达光瞳探测器33，对激光光斑进行质心提取，标记为被测光电载荷1激光的光斑质心坐标，即精准地探测被测光电载荷激光的入瞳坐标位置；

2.2)P&S光的光斑质心坐标位置的测量

经第一能量分光镜32分光后的另一部分偏振激光再经过第二能量分光镜41反射其中一束偏振激光，经过光轴会聚镜组44到达P&S探测器45，P&S探测器45对激光光斑进行质心提取，将其标记为P&S光的光斑质心坐标，即得到P光和S光混合光的质心坐标位置；

2.3)S光、P光各自光斑质心坐标位置的测量

经过第二能量分光镜41分光透射的另一束偏振激光入射至偏振分光镜42，将融合在一起的P光和S光分开，使得S光反射、P光透射，分别进入各自探测支路的光轴会聚镜组44进入S光探测器46和P光探测器47，S光探测器46和P光探测器47分别对接受的激光光斑进行质心提取，将其标记为S光的光斑质心坐标和P光的光斑质心坐标，即得到S光和P光的质心坐标位置；

2.4)各个探测支路光轴一致性偏差的计算

利用步骤2.2)-2.4)分别获取的被测光电载荷1激光的入瞳坐标位置、P&S光的光斑质心坐标位置、S光光斑质心坐标位置的测量以及P光光斑质心坐标位置的测量，计算被测光电载荷1各个支路光轴之间的一致性偏差值；

根据该光轴偏差值，调整被测光电载荷1的各个光轴，使激光发射光轴、P&S光光轴、S光光轴和P光光轴之间的一致性偏差在5＂以内，此时，被测光电载荷1的偏振激光多光轴一致性的高精度测量完成。

与现有技术相比，本发明具有的有益技术效果如下：

1、本发明提供的一种紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统及测量方法，采用离轴三反的结构形式构建一个紧凑型的缩束望远系统，再通过能量分光和偏振分光的形式，设计了一个光轴系统焦距为2500mm，体积包络≤420mm×300mm×300mm，实现对不同偏振态激光光轴一致性的高精度测量。相对于传统分布式结构，具有结构紧凑、光轴一致性好、测量精度高和装调简便的优点，为保障大气主动遥感领域中高精度偏振激光光轴一致性提供了重要的装调和测量技术手段，具有重大的科研意义和工程实用价值。

2、本发明提供的一种紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统，缩束组件的缩束倍率为10倍，入瞳直径为

出瞳直径为9mm。光瞳探测器的像元尺寸为6.5um，使得整个系统光瞳探测的空间分辨率可以优于0.1mm；光轴会聚镜组的焦距为250mm，光轴探测组件4的短焦则为2500mm；P&S光探测器、S光探测器和P光探测器的像元尺寸均为5um，使得光轴探测组件的光轴探测角分辨率达到2umrad，使得激光发射光轴、P&S光光轴、S光光轴和P光光轴的一致性调试和测量结果在5＂以内，从而实现光电载荷多光轴之间的高精度装调和一致性偏差测量。

3、本发明提供的一种偏振激光光轴一致性的测量方法，建立了一个高精度的多光轴一致性测量基准，实现了对被测光电载荷多光轴(包含激光发射光轴、P&S光光轴、S光光轴和P光光轴)一致性的高精度测量，为保障机载光电载荷的多光轴一致性提供了重要的装调和测量技术手段，具有重大的科研意义和工程实用价值。

附图说明

图1是本发明紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例光瞳探测支路光线示意图；

图3是本发明紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统透射波前图；

图4是本发明紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统MTF像差图；

附图标记：

1-被测光电载荷，2-缩束组件、21-窗口玻璃、22-主镜抛物镜、23-反射次镜、24-光瞳会聚镜组，3-光瞳探测组件、31-衰减片、32-第一能量分光镜、33-光瞳探测器，4-光轴探测组件、41-第二能量分光镜、42-偏振分光镜、43-反射镜、44-光瞳会聚镜组、45-P&S光探测器、46-S光探测器、47-P光探测器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统及测量方法作进一步详细说明。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。

一种紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统，采用离轴三反的结构形式构建一个紧凑型的缩束望远系统，再通过能量分光和偏振分光的形式，设计了一个光轴系统焦距为2500mm，体积包络≤420mm×300mm×300mm，实现对不同偏振态激光光轴一致性的高精度测量。

如图1所示，一种紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统，包括高精度离轴卡式的缩束组件2，用于监测偏振激光光瞳位置的光瞳探测组件3以及用于探测各个偏振激光之间的光轴一致性的光轴探测组件4；光瞳探测组件3和光轴探测组件4共用前端的缩束组件2。

所述缩束组件2包括窗口玻璃21、主镜抛物镜22、反射次镜23和光瞳会聚镜组24。窗口玻璃21为半透半反的玻璃，一侧镀有增透膜，一侧镀有半透半反膜，入射的平行偏振激光穿透窗口玻璃21增透膜的一侧，入射至主镜抛物镜22上，经主镜抛物镜22调整光路后一部分光线入射至窗口玻璃21半透半反膜的一侧，再经反射次镜23反射后会聚，而后再分散进入光瞳会聚镜组24，所述光瞳会聚镜组24的焦点与一次像面焦点重合。光瞳会聚镜组24为两个曲率不同的正透镜，曲率分别为(R-184.3，R-97.6)和(平面，R-267.1)。

所述光瞳探测组件3包括依次设置的衰减片31、第一能量分光镜32和光瞳探测器33。透过光瞳会聚镜组24的平行光依次入射至衰减片31和第一能量分光镜32，第一能量分光镜32为能量半透半反镜，分光比为50％，经第一能量分光镜32后50％的光入射至光瞳探测器33，进行入射光斑的探测；另50％的光进入光轴探测组件4，进行各个偏振激光之间的光轴一致性探测。

所述光轴探测组件4从左到右分为三个不同的探测支路，第一探测支路包括第二能量分光镜41、光轴会聚镜组44和P&S光探测器45，进行入射光中P光和S光混合光的光斑探测；第二探测支路包括偏振分光镜42、光轴会聚镜组44和S光探测器46，利用偏振分光镜42分出P光和S光，S光反射依次进入所在支路的光瞳会聚镜组44和S光探测器46，进行S光的光斑探测；第三探测支路包括反射镜43、光瞳会聚镜组44和P光探测器47，将P光反射后，依次入射至所在支路的光轴会聚镜组44和P光探测器47，进行P光的光斑探测。

第二能量分光镜41为能量半透半反镜，分光比为50％，偏振分光镜42对S光和P光分光比为50％。

光轴会聚镜组44包括两个曲率不同的负透镜和一个正透镜，正透镜设置在两个负透镜之间，沿光路方向负透镜的曲率依次为(R28.4,R17.24)，和(R-29.04，R16.848)，正透镜的曲率为(R18.72和R-119.7)。

第一能量分光镜32的法线与激光发射光轴的夹角为45°；第二能量分光镜41的法线与P&S光光轴的夹角为45°。偏振分光镜42的法线与S光光轴的夹角为45°，反射镜43法线与P光光轴的夹角为45°。

第一能量分光镜32的法线与第二能量分光镜41的法线垂直；第二能量分光镜41、偏振分光镜42和反射镜43平行设置。

本系统的原理是入射的偏振激光透过窗口玻璃21，经主镜抛物镜22反射到窗口玻璃21镀有半透半反膜的表面，再经反射次镜23会聚到一次像面焦点，将光瞳会聚镜组24的焦点与该一次像面焦点重合，可以构建一个10倍的望远缩束组件。再通过光瞳探测组件3和光轴探测组件4，实现对偏振激光光瞳位置和光轴一致性的高精度测量。

缩束组件2的缩束倍率为10倍，入瞳直径为

出瞳直径为9mm。光瞳探测器33的分辨率为2048×2048，像元尺寸为6.5um，使得整个系统光瞳探测的空间分辨率可以优于0.1mm。光轴会聚镜组44的焦距为250mm，光轴探测组件4的短焦则为2500mm；P&S光探测器45、S光探测器46和P光探测器47的分辨率均为2560×2048，像元尺寸均为5um，使得光轴探测组件4的光轴探测角分辨率达到2umrad，从而实现入射偏振激光光瞳位置和光轴一致性的高精度测量。

本发明还提供了一种紧凑型偏振激光光轴一致性的测量方法，其原理是首先将偏振激光经过缩束，再根据入射激光能量的大小，通过衰减片31进行不同的衰减，到达第一能量分光镜32后，一半的偏振激光透射进入光瞳探测支路，直接由光瞳探测器33接收激光光斑，从而可以监测光瞳位置；另一半的偏振激光反射进入光轴探测支路，依次第二能量分光镜41、偏振分光镜42和反射镜43，将激光依次传送到P&S光、S光和P光三个不同的探测支路里，由探测器接收激光光斑，监测光斑质心坐标位置，从而实现入射偏振激光光瞳位置和光轴一致性的高精度测量。具体包括以下步骤：

步骤1)建立多光轴一致性测量基准

1.1)保持光瞳探测器33的位置不变，依次设置好衰减片31和第一能量分光镜32的位置，然后调整缩束组件2各个光学器件的方位和俯仰姿态，使得光源发出的偏振激光从窗口玻璃21的几何中心入射，保证光瞳探测器33接收到入射激光的光斑；

1.2)根据P&S光探测器45、S光探测器46和P光探测器47接收的偏振激光光斑位置，调整光轴探测组件4各个光学器件的方位和俯仰姿态，使得各支路偏振激光光斑刚好落在其图像的几何中心；

此时，四个支路的光轴一致性装调的精度良好，保证了紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统自身的光轴一致性测试精度，从而减小了光轴一致性测试的系统误差。

步骤2)测量被测光电载荷1的多光轴一致性

2.1)被测光电载荷1姿态调整

调整被测光电载荷1的方位和俯仰姿态，使得被测光电载荷1发出的偏振激光入射至窗口玻璃21的几何中心；

被测光电载荷1发出的平行激光是同时保护P光和S光的线偏振激光；

2.2)被测光电载荷激光的入瞳坐标位置的测量

被测光电载荷1发出的偏振激光穿透窗口玻璃21增透膜的一侧，入射至主镜抛物镜22上，经主镜抛物镜22再反射至窗口玻璃21半透半反膜的一侧，一部分光线透射，另一部分光线反射至反射次镜23，再经反射次镜23反射后会聚，而后再分散进入光瞳会聚镜组24以小口径平行光出射；

光瞳会聚镜组24出射的偏振激光依次经过衰减片31和第一能量分光镜32，经第一能量分光镜32分光后的一部分偏振激光进入光瞳探测支路到达光瞳探测器33，对激光光斑进行质心提取，标记为被测光电载荷1激光的光斑质心坐标，即精准地探测被测光电载荷激光的入瞳坐标位置；

2.2)P&S光的光斑质心坐标位置的测量

经第一能量分光镜(32)分光后的另一部分偏振激光另再经过第二能量分光镜41反射其中一束偏振激光，经过光轴会聚镜组44到达P&S探测器45，P&S探测器45对激光光斑进行质心提取，将其标记为P&S光的光斑质心坐标，即得到P光和S光混合光的质心坐标位置；

2.3)S光、P光各自光斑质心坐标位置的测量

经过第二能量分光镜41分光透射的另一束偏振激光入射至偏振分光镜42，将融合在一起的P光和S光分开，使得S光反射、P光透射，分别进入各自探测支路的光轴会聚镜组44进入S光探测器46和P光探测器47，S光探测器46和P光探测器47分别对接受的激光光斑进行质心提取，将其标记为S光的光斑质心坐标和P光的光斑质心坐标，即得到S光和P光的质心坐标位置；

2.4)各个探测支路光轴一致性偏差的计算

利用步骤2.2)-2.4)分别获取的被测光电载荷1激光的入瞳坐标位置、P&S光的光斑质心坐标位置、S光光斑质心坐标位置的测量以及P光光斑质心坐标位置的测量，计算被测光电载荷1各个支路光轴之间的一致性偏差值；

根据该光轴偏差值，调整被测光电载荷1的各个光轴，使激光发射光轴、P&S光光轴、S光光轴和P光光轴之间的一致性偏差在5＂以内，此时，被测光电载荷1的偏振激光多光轴一致性的高精度测量完成。

图3为本发明紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统透射波前图，可以看出系统设计的透射波前RMS≤1/50λ@0.633um，PV≤1/10λ@0.633um，具有较好的成像质量、

图4为本发明紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统MTF像差图，可以看出系统设计的MTF在轴上和轴外±0.05°视场均逼近衍射极限，说明系统具有较好的成像质量。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统，其特征在于：包括高精度离轴卡式的缩束组件(2)，用于监测偏振激光光瞳位置的光瞳探测组件(3)以及用于探测各个偏振激光之间的光轴一致性的光轴探测组件(4)；

所述光瞳探测组件(3)和光轴探测组件(4)共用前端的缩束组件(2)；

所述缩束组件(2)包括窗口玻璃(21)、主镜抛物镜(22)、反射次镜(23)和光瞳会聚镜组(24)；被测光电载荷(1)发出平行偏振激光穿透窗口玻璃(21)的外表面，入射至主镜抛物镜(22)后反射，反射光一部分光线经窗口玻璃(21)透射，另一部分光线入射至窗口玻璃(21)的内表面反射后入射至反射次镜(23)，再经反射次镜(23)反射进入光瞳会聚镜组(24)，在反射光路中形成一次像面焦点；

所述窗口玻璃(21)、主镜抛物镜(22)、反射次镜(23)和光瞳会聚镜组(24)相对位置能够保证偏振激光会垂直入射至光瞳探测组件(3)；

所述光瞳会聚镜组(24)的焦点与一次像面焦点重合；

所述光瞳探测组件(3)包括沿光路方向依次设置的衰减片(31)、第一能量分光镜(32)和光瞳探测器(33)；透过光瞳会聚镜组(24)的平行光依次入射至衰减片(31)和第一能量分光镜(32)，经第一能量分光镜(32)分光后一部分光入射至光瞳探测器(33)，进行入射光斑的探测；另一部分光进入光轴探测组件(4)，进行各个偏振激光之间的光轴一致性探测；

所述光轴探测组件(4)分为三个不同的探测支路，每个探测支路上均包含有光轴会聚镜组(44)和探测器；第一探测支路上经第一能量分光镜(32)分光后的偏振激光依次进入第二能量分光镜(41)、光轴会聚镜组(44)和P&S光探测器(45)，进行入射光中P光和S光混合光的光斑探测；第二探测支路上设有偏振分光镜(42)，经第二能量分光镜(41)分光后的偏振激光经偏振分光镜(42)分出P光和S光，S光反射后依次进入所在支路的光瞳会聚镜组(44)和S光探测器(46)，进行S光的光斑探测；第三探测支路上设有反射镜(43)，将P光反射后，依次入射至所在支路的光轴会聚镜组(44)和P光探测器(47)，进行P光的光斑探测；

所述第一能量分光镜(32)的法线与激光发射光轴的夹角为45°；

所述第二能量分光镜(41)的法线与P&S光光轴的夹角为45°，偏振分光镜(42)的法线与S光光轴的夹角为45°，反射镜(43)法线与P光光轴的夹角为45°；

所述第一能量分光镜(32)的法线与第二能量分光镜(41)的法线垂直；

所述第二能量分光镜(41)、偏振分光镜(42)和反射镜(43)的法线平行。

2.根据权利要求1所述的紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统，其特征在于：

所述窗口玻璃(21)的外表面镀有增透膜，内表面镀有半透半反膜；

所述缩束组件(2)的缩束倍率为10倍，入瞳直径为

出瞳直径为

所述光轴会聚镜组(44)的焦距为250mm，则光轴探测组件(4)的短焦为2500mm。

3.根据权利要求2所述的紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统，其特征在于：

所述光瞳会聚镜组(24)为曲率不同的两个正透镜，用于保证入射偏振激光以小口径平行光出射，两个正透镜曲率分别为(R-184.3，R-97.6)和(平面，R-267.1)；

所述光轴会聚镜组(44)包括两个曲率不同的负透镜和一个正透镜，正透镜设置在两个负透镜之间，沿光路方向负透镜的曲率依次为(R28.4,R17.24)，和(R-29.04，R16.848)，正透镜的曲率为(R18.72和R-119.7)。

4.根据权利要求3所述的紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统，其特征在于：

所述光瞳探测器(33)的分辨率为2048×2048，像元尺寸为6.5um，使得整个系统光瞳探测的空间分辨率可以优于0.1mm；

所述P&S光探测器(45)、S光探测器(46)和P光探测器(47)的分辨率均为2560×2048，像元尺寸均为5um，使得光轴探测组件(4)的光轴探测角分辨率达到2umrad。

5.根据权利要求4所述的紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统，其特征在于：

所述第一能量分光镜(32)、第二能量分光镜(41)为能量半透半反镜，分光比为50％；

所述偏振分光镜(42)的分光比为50％。

6.根据权利要求1-5任一所述的紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统，其特征在于：

所述衰减片(31)由一组不同衰减倍率的衰减片组成，衰减倍率依次为0.5倍、0.2倍、0.1倍、0.05倍、0.01倍、0.005倍和0.001倍。

7.一种偏振激光光轴一致性的测量方法，基于权利要求1-6所述的紧凑型偏振激光光轴一致性的测量系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)建立多光轴一致性测量基准

1.1)保持光瞳探测器(33)的位置不变，依次设置好衰减片(31)和第一能量分光镜(32)的位置，然后调整缩束组件(2)各个光学器件的方位和俯仰姿态，使得光源发出的偏振激光从窗口玻璃(21)的几何中心入射，保证光瞳探测器(33)接收到入射激光的光斑；

1.2)根据P&S光探测器(45)、S光探测器(46)和P光探测器(47)接收的偏振激光光斑位置，调整光轴探测组件(4)各个光学器件的方位和俯仰姿态，使得各支路偏振激光光斑刚好落在其图像的几何中心；

步骤2)测量被测光电载荷(1)的多光轴一致性

2.1)被测光电载荷(1)姿态调整

调整被测光电载荷(1)的方位和俯仰姿态，使得被测光电载荷(1)发出的偏振激光入射至窗口玻璃(21)的几何中心；

被测光电载荷(1)发出的平行激光是同时保护P光和S光的线偏振激光；

2.2)被测光电载荷激光的入瞳坐标位置的测量

被测光电载荷(1)发出的偏振激光穿透窗口玻璃(21)增透膜的一侧，入射至主镜抛物镜(22)上，经主镜抛物镜(22)再反射至窗口玻璃(21)半透半反膜的一侧，一部分光线透射，另一部分光线反射至反射次镜(23)，再经反射次镜(23)反射后会聚，而后再分散进入光瞳会聚镜组(24)以小口径平行光出射；

光瞳会聚镜组(24)出射的偏振激光依次经过衰减片(31)和第一能量分光镜(32)，经第一能量分光镜(32)分光后的一部分偏振激光进入光瞳探测支路到达光瞳探测器(33)，对激光光斑进行质心提取，标记为被测光电载荷(1)激光的光斑质心坐标，即精准地探测被测光电载荷激光的入瞳坐标位置；

2.2)P&S光的光斑质心坐标位置的测量

经第一能量分光镜(32)分光后的另一部分偏振激光再经过第二能量分光镜(41)反射其中一束偏振激光，经过光轴会聚镜组(44)到达P&S探测器(45)，P&S探测器(45)对激光光斑进行质心提取，将其标记为P&S光的光斑质心坐标，即得到P光和S光混合光的质心坐标位置；

2.3)S光、P光各自光斑质心坐标位置的测量

经过第二能量分光镜(41)分光透射的另一束偏振激光入射至偏振分光镜(42)，将融合在一起的P光和S光分开，使得S光反射、P光透射，分别进入各自探测支路的光轴会聚镜组(44)进入S光探测器(46)和P光探测器(47)，S光探测器(46)和P光探测器(47)分别对接受的激光光斑进行质心提取，将其标记为S光的光斑质心坐标和P光的光斑质心坐标，即得到S光和P光的质心坐标位置；

2.4)各个探测支路光轴一致性偏差的计算

利用步骤2.2)-2.4)分别获取的被测光电载荷(1)激光的入瞳坐标位置、P&S光的光斑质心坐标位置、S光光斑质心坐标位置的测量以及P光光斑质心坐标位置的测量，计算被测光电载荷(1)各个支路光轴之间的一致性偏差值；

根据该光轴偏差值，调整被测光电载荷(1)的各个光轴，使激光发射光轴、P&S光光轴、S光光轴和P光光轴之间的一致性偏差在5＂以内，此时，被测光电载荷(1)的偏振激光多光轴一致性的高精度测量完成。

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