一种直角屋脊棱镜脊的宽度测量装置制造方法及图纸

本专利公开了一种直角屋脊棱镜脊的宽度测量的装置，测量装置采用光学差分的测量方法，由激光器和平行光管产生近似于远距离的平行光，平行光经过汇聚光学系统后形成的圆形光斑照射在直角屋脊棱镜脊上，经过直角屋脊棱镜的两个直角面的反射后产生的两束光分别经透镜汇聚后再由激光功率计探测，最后由两个激光功率计的数值信息，外推出直角屋脊棱镜脊的宽度。本专利解决了直角屋脊棱镜脊宽度的测量问题，且方法简便易行。

【技术实现步骤摘要】

：本专利涉及高精度宽度测量，具体涉及一种直角屋脊棱镜脊的宽度测量，它应用于瞄准、捕获和跟踪系统中信标光斑质心测量系统。
技术介绍
：直角屋脊棱镜具有一项极其有用的光学特性：当一束聚焦光束汇聚在直角屋脊棱镜脊上面时，会被其分成两束方向相反且处于同一直线上的两束光。利用这一特性，在瞄准、捕获和跟踪系统信标光斑质心探测系统使用，能有效提高信标光斑的质心探测精度。目前公知的瞄准、捕获及跟踪系统中，鲜有使用直角屋脊棱镜进行信标光斑的质心探测，而屋脊棱镜由于存在以下问题导致难以测量其脊的宽度：1.由于在瞄准、捕获及跟踪系统中，使用的直角屋脊棱镜的脊宽度较小，在微米量级，很难用测量尺进行直接测量。2.为了增强直角屋脊棱镜的两个直角面的反射率，需在两个直角面上镀上银膜，镀上银膜后的直角屋脊棱镜透光能力极差，无法使用显微镜对其脊进行放大然后再测量。
技术实现思路
：为了解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利采用了光学测量的方法，使用激光器、平行光管、聚焦透镜、激光功率计等器材，较为精确的测量出直角屋脊棱镜的脊宽度。本专利一种直角屋脊棱镜脊的宽度测量装置包括：第一激光功率计1，第 一聚焦透镜2，待测直角屋脊棱镜3，第二聚焦透镜4，第二激光功率计5，工作计算机6，聚焦光学系统7，平行光管8，激光器9，电动位移平台10。所述的测量装置放置在稳定平台上，并与稳定平台刚性连接；所述的平行光管8与聚焦光学系统7的光轴与待测直角屋脊棱镜的底面垂直，与待测直角屋脊棱镜3的直角棱中点等高，所述的待测直角屋脊棱镜3的脊位于所述的聚焦光学系统7的焦平面上；放置在所述的电动位移平台10上的激光器9发出的激光经平行光管8后成平行光，该平行光再经过聚焦光学系统7汇聚后照射在待测直角屋脊棱镜3的脊上，汇聚光束由待测直角屋脊棱镜3的两个直角面反射后分别由第一聚焦透镜2和第二聚焦透镜4聚焦并由第一激光功率计1和第二激光功率计5接收，激光功率计探测所得的光能量数据传输给工作计算机6进行数据处理后得到待测直角屋脊棱镜3的脊宽度。所述的电动位移平台10的最小步进尺寸在微米量级。所述的激光器9波长处于可见波段，功率不低于500mW，发散角不大于1mrad。所述的平行光管8的焦距不低于10m。所述的聚焦光学系统7采用卡塞格林结构，口径为200mm，焦距为2m。所述的第一聚焦透镜2和第二聚焦透镜4尺寸和焦距参数一致，其焦距为20cm。第一激光功率计1和第二激光功率计5性能参数相同，探测波段与激光器9的波段相匹配，光强分辨率优于200pW。直角屋脊棱镜脊宽度的测量方法步骤如下：1)使用第一激光功率计1或第二激光功率计5测量出平行光经过聚焦光学系统聚焦后光斑的能量，记录下所测值x；2)电动位移平台10移动激光器9，使得聚焦光学系统7的焦点光斑完全扫过待测直角屋脊棱镜的脊，同时由所述的工作计算机6算出所示第一激光功率计1和所述第二激光功率计5的示数和的最小值y，由公式： D 1.0826 λ f ( x - y ) ∫ - n / 2 n / 2 exp ( - D 2 x 2 0.373248 λ 2 f 2 ) = 1 ]]>求解得出所示待测直角屋脊棱镜的脊宽度n；式中：λ为激光器9波长，D为聚焦光学系统7的口径，f为焦距。本专利有如下有益效果：1使用激光作为测量光，单色性好，并且使用对应激光波长响应线性度较好的激光功率计进行探测，可以达到极高的屋脊棱镜脊的测量精度。2系统集成性较高，具有高性能，高可靠性的优点。附图说明：图1是本专利技术的直角屋脊棱镜脊的宽度测量装置结构图。图中：1.第一激光功率计，2.第一聚焦透镜，3.待测直角屋脊棱镜，4.第二聚焦透镜，5.第二激光功率计，6.工作计算机，7.聚焦光学系统，8.平行光管，9.激光器，10.电动位移平台。图2是照射在待测直角屋脊棱镜脊上面的光斑能量分布情况示意图。具体实施方式：下面结合附图对本专利的具体实施方式作进一步的说明：使用汇聚透镜和激光功率计测量出经过汇聚光学系统后的光强x，激光功率计采用thorlabs S130VC光电二极管功率探头和thorlabs PM200功率计和能量计表头，光强分辨率为100pW，如附图1所示，电动位移平台使用thorlabs MT1-Z8，其最小的步进尺寸为0.1um，调整实验装置，使得汇聚光学系统聚焦的光斑照射在待测直角屋脊棱镜的一个直角面上，调节电动位移平台，使得接收光学系统的焦平面光斑完全扫过待测直角屋脊棱镜的脊，当两个激光功率计的示数之和最小为y时接收光学系统焦平面处的光强的空间分布情况如附图2所示,结合所用的激光器波长和所用的接收光学系统的孔径和焦距，通过工作计算机进行程序运行计算即可得出待测直角屋脊棱镜的脊宽度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直角屋脊棱镜脊的宽度测量装置，包括：第一激光功率计(1)，第一聚焦透镜(2)，待测直角屋脊棱镜(3)，第二聚焦透镜(4)，第二激光功率计(5)，工作计算机(6)，聚焦光学系统(7)，平行光管(8)，激光器(9)，电动位移平台(10)，其特征在于：所述的测量装置放置在稳定平台上，并与稳定平台刚性连接；所述的平行光管(8)与聚焦光学系统(7)的光轴与待测直角屋脊棱镜的底面垂直，与待测直角屋脊棱镜(3)的直角棱中点等高，所述的待测直角屋脊棱镜(3)的脊位于所述的聚焦光学系统(7)的焦平面上；放置在所述的电动位移平台(10)上的激光器(9)发出的激光经平行光管(8)后成平行光，该平行光再经过聚焦光学系统(7)汇聚后照射在待测直角屋脊棱镜(3)的脊上，汇聚光束由待测直角屋脊棱镜(3)的两个直角面反射后分别由第一聚焦透镜(2)和第二聚焦透镜(4)聚焦并由第一激光功率计(1)和第二激光功率计(5)接收，激光功率计探测所得的光能量数据传输给工作计算机(6)进行数据处理后得到待测直角屋脊棱镜(3)的脊宽度。

【技术特征摘要】
1.一种直角屋脊棱镜脊的宽度测量装置，包括：第一激光功率计(1)，第一聚焦透镜(2)，待测直角屋脊棱镜(3)，第二聚焦透镜(4)，第二激光功率计(5)，工作计算机(6)，聚焦光学系统(7)，平行光管(8)，激光器(9)，电动位移平台(10)，其特征在于：所述的测量装置放置在稳定平台上，并与稳定平台刚性连接；所述的平行光管(8)与聚焦光学系统(7)的光轴与待测直角屋脊棱镜的底面垂直，与待测直角屋脊棱镜(3)的直角棱中点等高，所述的待测直角屋脊棱镜(3)的脊位于所述的聚焦光学系统(7)的焦平面上；放置在所述的电动位移平台(10)上的激光器(9)发出的激光经平行光管(8)后成平行光，该平行光再经过聚焦光学系统(7)汇聚后照射在待测直角屋脊棱镜(3)的脊上，汇聚光束由待测直角屋脊棱镜(3)的两个直角面反射后分别由第一聚焦透镜(2)和第二聚焦透镜(4)聚焦并由第一激光功率计(1)和第二激光功率计(5)接收，激光功率计探测所得的光能量数据传输给工作计算机(6)进行数据处理后得到待测直角屋脊棱...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈少杰，王建宇，张亮，舒嵘，贾建军，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：新型
国别省市：上海;31