CN116296290B - 一种激光衍射发散角检测方法和装置 - Google Patents
一种激光衍射发散角检测方法和装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种激光衍射发散角检测方法，所用的激光衍射发射角检测装置包括激光器、基准激光准直元件、激光发射系统、平行光管、光斑探测相机、精密摆镜。首先通过激光器、平行光管、精密摆镜、基准激光准直元件和光斑探测相机对激光准直元件实际有效焦距进行标定测试，然后通过激光器、基准激光准直元件、平行光管和光斑探测相机进行较大衍射束散角的检测，再用激光器、平行光管、激光发射系统、精密摆镜和光斑探测相机对激光发射系统进行实际有效焦距标定。基于两次标定的参数和较大衍射束散角的计算参数，根据所述束散角计算公式进行实际激光发射系统衍射束散角的精确计算。本发明通过精确标定激光相关参数，提高了用光斑分析仪标定计算的精度。
Description
技术领域
本发明涉及激光通信设备技术领域，尤其涉及一种激光衍射发散角检测方法和装置。
背景技术
航空航天激光通信将激光作为信息载波，实现空间通信；与传统的微波通信相比，其具有高通信速率、强抗干扰能力和设备质量小，功耗低的优点。
激光衍射发散角，是激光通信设备重要指标，发散角参数决定通信链路的裕度水平和激光通信扫捕跟系统性能；精密测试激光衍射发散角是研制航空航天激光通信设备的关键步骤之一。
传统的激光衍射发散角测试，一般采用焦长法测试，焦长法所用设备主要包括长焦平行光管和光斑分析相机，受限焦长法中的相机像素大小，焦长法的测试精度为像素大小比上长焦平行光管的有效焦距，一般光斑分析相机像素典型值为0.03mm，长焦平行光管有效焦距为2000～4000mm，因此，在上述焦长法典型参数测试中，激光衍射发散角测试误差大于10μrad。对于高速激光通信设备，一般要求衍射束散角在50μrad量级，精度小于3μrad，焦长法只能采用像素更小的光斑相机或焦距更长的平行光管，检测设备指标要求非常高。因此，发明了一种用普通设备就能搭建的激光衍射发散角检测装置及激光衍射发散角检测方法是十分必要的。
发明内容
本发明要解决目前激光通信设备激光衍射发散角检测设备要求高的问题，提供一种激光衍射发散角检测装置，可实现高精度激光衍射发散角检测方法检测。
本发明为解决上述技术问题，提出一种激光衍射发射角检测装置激光衍射发散角检测方法，该方法包括：
激光器、基准激光准直元件、激光发射系统、平行光管、光斑探测相机、精密摆镜；
本发明的特点还在于：
本发明的激光衍射发散角检测方法，通过以下步骤实现：
步骤1：用所述激光器、平行光管、精密摆镜、基准激光准直元件和光斑探测相机组成基准激光准直元件有效焦距标定系统，控制精密摆镜的小角度摆动，精密摆镜的精度很容易实现1μrad，通过精密摆镜小角度摆动前后，解算出在光斑相机上光斑的位置，从而计算出基准激光准直元件的有效焦距；
步骤2：用所述激光器、基准激光准直元件、平行光管和光斑探测相机组成大衍射发散角检测系统，用光斑探测相机上光斑能量分布计算出实际的光斑大小，该大衍射发散角解算精度与普通焦长法精度相同；
步骤3：用所述激光器、平行光管、激光发射系统、精密摆镜和光斑探测相机组成激光发射系统有效焦距标定系统，控制精密摆镜的小角度摆动，通过精密摆镜小角度摆动前后，解算出在光斑相机上光斑的位置，从而标定激光发射系统的有效焦距；
步骤4：计算激光发射系统的衍射发散角：
基准激光准直元件有效焦距标定系统标定的焦距为f1，大衍射束散角检测系统测试的衍射发散角为θ1，激光发射系统有效焦距标定系统标定的焦距为f2，则激光器在激光发射系统产生的衍射束散角为
进一步，步骤1所述的基准激光准直元件有效焦距标定系统中，激光器发出的激光经平行光管平移后，经精密摆镜折射，再经基准激光准直元件到达光斑探测相机组。
进一步，步骤2中，激光器发出的激光经基准激光准直元件到平行光管，经平行光管平移后，到达光斑探测相机组。
进一步，步骤3中，激光器发出的激光经平行光管平移后，经精密摆镜折射，再经激光发射系统到达光斑探测相机组。
本发明还包括实施上述激光衍射发散角检测方法的装置，包括如下光学器件：激光器、基准激光准直元件、激光发射系统、平行光管、光斑探测相机、精密摆镜；
所述激光器、平行光管、精密摆镜、基准激光准直元件和光斑探测相机组成基准激光准直元件有效焦距标定系统，实现基准激光准直元件有效焦距的标定；所述激光器、基准激光准直元件、平行光管和光斑探测相机组成大衍射发散角检测系统，进行较大衍射发散角的检测；所述激光器、平行光管、精密摆镜、激光发射系统和光斑探测相机组成激光发射系统有效焦距标定系统，对激光发射系统进行实际有效焦距标定。
进一步，所述基准激光准直元件有效焦距标称值小于激光发射系统的有效焦距，典型的参数为激光准直元件有效焦距是激光发射系统有效焦距的1/10；光斑探测相机具有质心解算功能，有效焦距标定系统首先用精密摆镜进行小角度精确摆动，通过光斑探测相机探测摆动前后光斑质心位置的偏差标定基准激光准直元件的有效焦距。
进一步，所述光斑探测相机具有光斑大小计算能力，可以根据标准计算出对应光斑的大小，典型的标准为以光斑能量密度峰值的1/e2为光斑范围，基准激光准直元件产生的大衍射发散角为θ1。
本发明方法计算的激光发射系统衍射发散角的误差是普通焦长法的倍，典型的参数为1/10,可以用普通焦长法设备实现高精度的本发明的有益效果是：本发明的一种激光衍射发散角检测装置激光衍射发散角检测方法使用普通焦长法的检测设备，实现了更高精度的激光衍射发散角测试，该方法计算的激光发射系统衍射发散角的误差是普通焦长法的/>
倍，典型的为焦长法误差的1/10，该方法可以有效应用在航空航天激光通信设备衍射发散角的检测场景中。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是本发明装置的基准激光准直元件有效焦距标定系统。
图3是本发明装置的大衍射发散角检测系统。
图4是本发明的激光发射系统有效焦距标定系统。
具体实施方式
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、
“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、
“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1-图4，本实施例涉及
本发明的激光衍射发散角检测方法，通过以下步骤实现：
步骤1：用所述激光器、平行光管、精密摆镜、基准激光准直元件和光斑探测相机组成基准激光准直元件有效焦距标定系统，控制精密摆镜的小角度摆动，精密摆镜的精度很容易实现1μrad，通过精密摆镜小角度摆动前后，解算出在光斑相机上光斑的位置，从而计算出基准激光准直元件的有效焦距；
步骤2：用所述激光器、基准激光准直元件、平行光管和光斑探测相机组成大衍射发散角检测系统，用光斑探测相机上光斑能量分布计算出实际的光斑大小，该大衍射发散角解算精度与普通焦长法精度相同；
步骤3：用所述激光器、平行光管、激光发射系统、精密摆镜和光斑探测相机组成激光发射系统有效焦距标定系统，控制精密摆镜的小角度摆动，通过精密摆镜小角度摆动前后，解算出在光斑相机上光斑的位置，从而标定激光发射系统的有效焦距；
步骤4：计算激光发射系统的衍射发散角：
基准激光准直元件有效焦距标定系统标定的焦距为f1，大衍射束散角检测系统测试的衍射发散角为θ1，激光发射系统有效焦距标定系统标定的焦距为f2，则激光器在激光发射系统产生的衍射束散角为
步骤1所述的基准激光准直元件有效焦距标定系统中，激光器发出的激光经平行光管平移后，经精密摆镜折射，再经基准激光准直元件到达光斑探测相机组。
步骤2中，激光器发出的激光经基准激光准直元件到平行光管，经平行光管平移后，到达光斑探测相机组。
步骤3中，激光器发出的激光经平行光管平移后，经精密摆镜折射，再经激光发射系统到达光斑探测相机组。
实施例2
参照附图1-4，本发明还包括实施上述激光衍射发散角检测方法的装置，包括如下光学器件：激光器、基准激光准直元件、激光发射系统、平行光管、光斑探测相机、精密摆镜；
所述激光器、平行光管、精密摆镜、基准激光准直元件和光斑探测相机组成基准激光准直元件有效焦距标定系统，实现基准激光准直元件有效焦距的标定；所述激光器、基准激光准直元件、平行光管和光斑探测相机组成大衍射发散角检测系统，进行较大衍射发散角的检测；所述激光器、平行光管、精密摆镜、激光发射系统和光斑探测相机组成激光发射系统有效焦距标定系统，对激光发射系统进行实际有效焦距标定。
所述基准激光准直元件有效焦距标称值小于激光发射系统的有效焦距，典型的参数为激光准直元件有效焦距是激光发射系统有效焦距的1/10；光斑探测相机具有质心解算功能，有效焦距标定系统首先用精密摆镜进行小角度精确摆动，通过光斑探测相机探测摆动前后光斑质心位置的偏差标定基准激光准直元件的有效焦距。
所述光斑探测相机具有光斑大小计算能力，可以根据标准计算出对应光斑的大小，典型的标准为以光斑能量密度峰值的1/e2为光斑范围，基准激光准直元件产生的大衍射发散角为θ1。
Claims (4)
1.一种激光衍射发散角检测方法，包括如下步骤：
步骤1：用所述激光器、平行光管、精密摆镜、基准激光准直元件和光斑探测相机组成基准激光准直元件有效焦距标定系统，控制精密摆镜的小角度摆动，精密摆镜的精度很容易实现1μrad，通过精密摆镜小角度摆动前后，解算出在光斑相机上光斑的位置，从而计算出基准激光准直元件的有效焦距；所述的基准激光准直元件有效焦距标定系统中，激光器发出的激光经平行光管平移后，经精密摆镜折射，再经基准激光准直元件到达光斑探测相机组；
步骤2：用所述激光器、基准激光准直元件、平行光管和光斑探测相机组成大衍射发散角检测系统，用光斑探测相机上光斑能量分布计算出实际的光斑大小，该大衍射发散角解算精度与普通焦长法精度相同；激光器发出的激光经基准激光准直元件到平行光管，经平行光管平移后，到达光斑探测相机组；
步骤3：用所述激光器、平行光管、激光发射系统、精密摆镜和光斑探测相机组成激光发射系统有效焦距标定系统，控制精密摆镜的小角度摆动，通过精密摆镜小角度摆动前后，解算出在光斑相机上光斑的位置，从而标定激光发射系统的有效焦距；激光器发出的激光经平行光管平移后，经精密摆镜折射，再经激光发射系统到达光斑探测相机组；
步骤4：计算激光发射系统的衍射发散角：
基准激光准直元件有效焦距标定系统标定的焦距为f1，大衍射束散角检测系统测试的衍射发散角为θ1，激光发射系统有效焦距标定系统标定的焦距为f2，则激光器在激光发射系统产生的衍射束散角为
2.实施权利要求1所述的一种激光衍射发散角检测方法的装置，其特征在于：
包括如下光学器件：激光器、基准激光准直元件、激光发射系统、平行光管、光斑探测相机、精密摆镜；
所述激光器、平行光管、精密摆镜、基准激光准直元件和光斑探测相机组成基准激光准直元件有效焦距标定系统，实现基准激光准直元件有效焦距的标定；所述激光器、基准激光准直元件、平行光管和光斑探测相机组成大衍射发散角检测系统，进行较大衍射发散角的检测；所述激光器、平行光管、精密摆镜、激光发射系统和光斑探测相机组成激光发射系统有效焦距标定系统，对激光发射系统进行实际有效焦距标定。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述基准激光准直元件有效焦距标称值小于激光发射系统的有效焦距，典型的参数为激光准直元件有效焦距是激光发射系统有效焦距的1/10；光斑探测相机具有质心解算功能，有效焦距标定系统首先用精密摆镜进行小角度精确摆动，通过光斑探测相机探测摆动前后光斑质心位置的偏差标定基准激光准直元件的有效焦距。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述光斑探测相机具有光斑大小计算能力，可以根据标准计算出对应光斑的大小，典型的标准为以光斑能量密度峰值的1/e2为光斑范围，基准激光准直元件产生的大衍射发散角为θ1。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001004491A (ja) * | 1999-06-25 | 2001-01-12 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 光ビームの検査装置 |
| CN105928689A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-09-07 | 中国科学院云南天文台 | 一种卫星激光测距中激光远场发散角测量方法与装置 |
| CN106679940A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-05-17 | 西南技术物理研究所 | 一种高精度激光发散角参数标定装置 |
| CN107727368A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-02-23 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种标定平行光管焦面位置的装置及方法 |
| CN109073902A (zh) * | 2016-04-22 | 2018-12-21 | 科磊股份有限公司 | 用于小光斑大小透射小角x射线散射术的光束整形狭缝 |
| CN109342028A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-02-15 | 深圳奥比中光科技有限公司 | 衍射光学元件检测方法与系统 |
| CN110672304A (zh) * | 2019-08-16 | 2020-01-10 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 激光通信终端中继光路性能测试系统、方法及校准方法 |
| WO2021203707A1 (zh) * | 2020-04-09 | 2021-10-14 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种激光干涉面形检测自动检测装置与方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004069314A (ja) * | 2002-08-01 | 2004-03-04 | Olympus Corp | 焦点距離測定装置 |
| EP2478990B1 (de) * | 2011-01-21 | 2019-04-17 | Leister Technologies AG | Verfahren zum Einstellen eines Laserlichtspots zur Laserbearbeitung von Werkstücken sowie Laseranordnung zur Durchführung des Verfahrens |
| CN103901707B (zh) * | 2012-12-28 | 2016-02-24 | 深圳市光峰光电技术有限公司 | 发光装置及相关投影系统 |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001004491A (ja) * | 1999-06-25 | 2001-01-12 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 光ビームの検査装置 |
| CN109073902A (zh) * | 2016-04-22 | 2018-12-21 | 科磊股份有限公司 | 用于小光斑大小透射小角x射线散射术的光束整形狭缝 |
| CN105928689A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-09-07 | 中国科学院云南天文台 | 一种卫星激光测距中激光远场发散角测量方法与装置 |
| CN106679940A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-05-17 | 西南技术物理研究所 | 一种高精度激光发散角参数标定装置 |
| CN107727368A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-02-23 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种标定平行光管焦面位置的装置及方法 |
| CN109342028A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-02-15 | 深圳奥比中光科技有限公司 | 衍射光学元件检测方法与系统 |
| CN110672304A (zh) * | 2019-08-16 | 2020-01-10 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 激光通信终端中继光路性能测试系统、方法及校准方法 |
| WO2021203707A1 (zh) * | 2020-04-09 | 2021-10-14 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种激光干涉面形检测自动检测装置与方法 |
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