一种大口径离轴折反式多通道光学系统装调方法技术方案

一种大口径离轴折反式多通道光学系统装调方法涉及高精度大口径多通道光学系统装调领域，通过逆向装调的方法，不需要补偿器，解决了大口径离轴抛物面主镜面型装调的问题。本专利提高了大口径离轴折反式多通道光学系统装调检测效率，降低成本的有效方法。通过建立一次基准能够实现从光学元件到光学系统的装调检测。不仅能够装调大口径离轴反射镜面型，也能够顺序装调后续光。在整个系统装调完毕后可以进行成像质量、探测器视场等光学指标的检测。并且在装调检测过程中不需要进行基准传递和额外的检测工装设计，这就大大提高了光学装调的效率，在保证装调精度的同时降低了系统搭建过程中的时间成本和经济成本。

A method of large aperture off-axis folded and reversed multichannel optical system adjustment

【技术实现步骤摘要】
一种大口径离轴折反式多通道光学系统装调方法
本专利技术涉及高精度大口径多通道光学系统装调领域，具体涉及一种大口径离轴折反式多通道光学系统装调方法。
技术介绍
随着光学系统的口径增加，光学系统的功能性要求也越来越多。通常采用共口径多通道光谱分光技术实现，尤其在天文观测、激光通信、激光测距、激光雷达和生物医学成像等领域都得到了广泛的应用。目前大口径离轴光学系统的共光路主系统部分均为反射式，因其不受色差影响，无中心遮拦并且能够最大程度上保证接收光信息及能量的能力，而应用的十分广泛。主镜多为抛物面反射镜，后续采用光谱分光的形式，再经过特殊设计的校正镜组，实现不同焦距、视场的匹配。传统的装调工艺仅限于透射元件或者元件组的定心装调，对于离轴反射式光学系统则不再适用。大口径离轴光学系统的装调过程一直是制约全系统光学质量的因素，离轴非球面光学元件的空间位置不仅存在轴向的位移；径向的偏心；光轴的倾斜，其元件本身的旋转也是影响光学质量的重要因素，需要在光学设计阶段进行综合考虑。目前光学系统的装调检测一般采用干涉测量法，其装调检测系统波像差可达λ/1000～λ/100(λ＝632.8nm)。但是离轴抛物面反射主镜的测量均采用补偿器进行波前耦合，这种干涉补偿测量法的优点在于可以将大口径离轴主镜进行高精度的面型装调，但是缺点是不能为后续光路建立相应的光学基准，并且在多通道光学系统中需多次建立光学基准，不仅效率降低，同时装调精度也受到了影响。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种大口径离轴折反式多通道光学系统装调方法，通过逆向装调的方法，不需要补偿器，解决了大口径离轴抛物面主镜面型装调的问题。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种大口径离轴折反式多通道光学系统装调方法，该光学系统包括：平面激光干涉仪、大口径离轴抛物面反射镜、离轴中继反射镜、分色镜、分光镜、成像透镜和探测器，该装调方法包括如下步骤：步骤一：平面激光干涉仪发出准直光入射进入所述大口径离轴抛物面反射镜的曲面内，并反射至在所述大口径离轴抛物面反射镜的实焦点处设置的标准凹球面镜上，所述平面激光干涉仪和标准凹球面镜对所述大口径离轴抛物面反射镜进行自准直干涉检测，通过调整所述大口径离轴抛物面反射镜的二维倾斜，消除了所述大口径离轴抛物面反射镜装调误差中的低频像散和彗差；通过调整所述大口径离轴抛物面反射镜的支撑结构可将面型误差调整至公差以内，所述大口径离轴抛物面反射镜调整完毕；步骤二：将所述标准凹球面镜移除，在所述实焦点处设置离轴中继反射镜，通过由所述大口径离轴抛物面反射镜反射的光束对所述离轴中继反射镜进行装调，调整离轴中继反射镜的轴向距离，消除光学系统的球差和离焦像差；调整离轴中继反射镜两维平移和两维倾斜，消除光学系统中的像散和彗差；步骤三：在所述离轴中继反射镜的光轴分别依次设置分色镜、分光镜、第一成像透镜和第一探测器，对分色镜和分光镜透射方向光路的装调方法同步骤二，调整分色镜两维平移和两维倾斜，消除光学系统中的像散和彗差；调整分色镜的透射方向轴向距离，消除光学系统的球差和离焦像差；再调整分光镜两维平移和两维倾斜，消除光学系统中的像散和彗差；调整分光镜的透射方向轴向距离，消除光学系统的球差和离焦像差；光束通过第一成像透镜汇聚，由第一探测器接收；对分色镜和分光镜折射方向光路的装调方法同步骤二，调整分色镜两维平移和两维倾斜，消除光学系统中的像散和彗差；调整分色镜折射方向的轴向距离，消除光学系统的球差和离焦像差，通过第二成像透镜汇聚，由第二探测器接收；再调整分光镜两维平移和两维倾斜，消除光学系统中的像散和彗差；调整分光镜折射方向的轴向距离，消除光学系统的球差和离焦像差，通过第三成像透镜汇聚，由第三探测器接收，完成一种大口径离轴折反式多通道光学系统装调方法。优选的，所述步骤一中的自准直干涉检测为：平面激光干涉仪发出的准直光束经所述大口径离轴抛物面反射镜反射后，聚焦到一个实焦点后再由标准凹球面镜反射，光束原路返回到平面激光干涉仪产生双光束干涉，根据平面激光干涉仪检测结果直接判定大口径离轴抛物面反射镜的位置误差和面型误差。本专利技术的有益效果是：本专利提高了大口径离轴折反式多通道光学系统装调检测效率，降低成本的有效方法。通过建立一次基准能够实现从光学元件到光学系统的装调检测。不仅能够装调大口径离轴反射镜面型，也能够顺序装调后续光。在整个系统装调完毕后可以进行成像质量、探测器视场等光学指标的检测。并且在装调检测过程中不需要进行基准传递和额外的检测工装设计，这就大大提高了光学装调的效率，在保证装调精度的同时降低了系统搭建过程中的时间成本和经济成本。附图说明图1本专利技术一种大口径离轴折反式多通道光学系统装调方法光学系统示意图。图中：1、平面激光干涉仪，2、大口径离轴抛物面反射镜，3、离轴中继反射镜，4、分色镜，5、分光镜，6、第一成像透镜，7、第一探测器，8、第二成像透镜，9、第二探测器，10、第三成像透镜，11、第三探测器。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。一种大口径离轴折反式多通道光学系统装调方法，该光学系统包括：如图1所示，平面激光干涉仪1、大口径离轴抛物面反射镜2、离轴中继反射镜3、分色镜4、分光镜5、多个成像透镜和多个探测器，该装调方法包括如下步骤：步骤一：平面激光干涉仪1发出准直光入射进入所述大口径离轴抛物面反射镜2的曲面内，并反射至在所述大口径离轴抛物面反射镜2的实焦点处设置的标准凹球面镜上，所述平面激光干涉仪1和标准凹球面镜对所述大口径离轴抛物面反射镜2进行自准直干涉检测，自准直干涉检测为：平面激光干涉仪1发出的准直光束经所述大口径离轴抛物面反射镜2反射后，聚焦到一个实焦点后再由标准凹球面镜反射，光束原路返回到平面激光干涉仪1产生双光束干涉，根据平面激光干涉仪1检测结果直接判定大口径离轴抛物面反射镜2的位置误差和面型误差。其中抛物面有两个共轭点，一个在无穷远，另一个在抛物面焦点，大口径离轴抛物反射镜2的面型可以以准直光束入射，在实焦点处放置标准凹球面镜进行自准直干涉检测，通过调整所述大口径离轴抛物面反射镜2的二维倾斜，消除了所述大口径离轴抛物面反射镜2装调误差中的低频像散和彗差；残余高频像差可以认为是大口径离轴抛物面反射镜2自身的面型误差，通过调整所述大口径离轴抛物面反射镜2的支撑结构可将面型误差调整至公差以内，所述大口径离轴抛物面反射镜2调整完毕；并且将准直入射光束直接作为整个系统的光学基准，为后续装调检测提供高精度并且稳定的基准光源，不需要额外进行装调工装设计加工，也不需要进行基准传递。步骤二：将所述标准凹球面镜移除，在所述实焦点处设置离轴中继反射镜3，通过由所述大口径离轴抛物面反射镜2反射的光束对所述离轴中继反射镜3进行装调，调整离轴中继反射镜3的轴向距离，消除光学系统的球差和离焦像差；调整离轴中继反射镜3两维平移和两维倾斜，消除光学系统中的像散和彗差；步骤三：在所述离轴中继反射镜3的光轴分别依次设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大口径离轴折反式多通道光学系统装调方法，该光学系统包括：平面激光干涉仪、大口径离轴抛物面反射镜、离轴中继反射镜、分色镜、分光镜、成像透镜和探测器，其特征在于，该装调方法包括如下步骤：/n步骤一：平面激光干涉仪发出准直光入射进入所述大口径离轴抛物面反射镜的曲面内，并反射至在所述大口径离轴抛物面反射镜的实焦点处设置的标准凹球面镜上，所述平面激光干涉仪和标准凹球面镜对所述大口径离轴抛物面反射镜进行自准直干涉检测，通过调整所述大口径离轴抛物面反射镜的二维倾斜，消除了所述大口径离轴抛物面反射镜装调误差中的低频像散和彗差；通过调整所述大口径离轴抛物面反射镜的支撑结构可将面型误差调整至公差以内，所述大口径离轴抛物面反射镜调整完毕；/n步骤二：将所述标准凹球面镜移除，在所述实焦点处设置离轴中继反射镜，通过由所述大口径离轴抛物面反射镜反射的光束对所述离轴中继反射镜进行装调，调整离轴中继反射镜的轴向距离，消除光学系统的球差和离焦像差；调整离轴中继反射镜两维平移和两维倾斜，消除光学系统中的像散和彗差；/n步骤三：在所述离轴中继反射镜的光轴分别依次设置分色镜、分光镜、第一成像透镜和第一探测器，对分色镜和分光镜透射方向光路的装调方法同步骤二，调整分色镜两维平移和两维倾斜，消除光学系统中的像散和彗差；调整分色镜的透射方向轴向距离，消除光学系统的球差和离焦像差；再调整分光镜两维平移和两维倾斜，消除光学系统中的像散和彗差；调整分光镜的透射方向轴向距离，消除光学系统的球差和离焦像差；光束通过第一成像透镜汇聚，由第一探测器接收；对分色镜和分光镜折射方向光路的装调方法同步骤二，调整分色镜两维平移和两维倾斜，消除光学系统中的像散和彗差；调整分色镜折射方向的轴向距离，消除光学系统的球差和离焦像差，通过第二成像透镜汇聚，由第二探测器接收；再调整分光镜两维平移和两维倾斜，消除光学系统中的像散和彗差；调整分光镜折射方向的轴向距离，消除光学系统的球差和离焦像差，通过第三成像透镜汇聚，由第三探测器接收，完成一种大口径离轴折反式多通道光学系统装调方法。/n...

【技术特征摘要】
1.一种大口径离轴折反式多通道光学系统装调方法，该光学系统包括：平面激光干涉仪、大口径离轴抛物面反射镜、离轴中继反射镜、分色镜、分光镜、成像透镜和探测器，其特征在于，该装调方法包括如下步骤：
步骤一：平面激光干涉仪发出准直光入射进入所述大口径离轴抛物面反射镜的曲面内，并反射至在所述大口径离轴抛物面反射镜的实焦点处设置的标准凹球面镜上，所述平面激光干涉仪和标准凹球面镜对所述大口径离轴抛物面反射镜进行自准直干涉检测，通过调整所述大口径离轴抛物面反射镜的二维倾斜，消除了所述大口径离轴抛物面反射镜装调误差中的低频像散和彗差；通过调整所述大口径离轴抛物面反射镜的支撑结构可将面型误差调整至公差以内，所述大口径离轴抛物面反射镜调整完毕；
步骤二：将所述标准凹球面镜移除，在所述实焦点处设置离轴中继反射镜，通过由所述大口径离轴抛物面反射镜反射的光束对所述离轴中继反射镜进行装调，调整离轴中继反射镜的轴向距离，消除光学系统的球差和离焦像差；调整离轴中继反射镜两维平移和两维倾斜，消除光学系统中的像散和彗差；
步骤三：在所述离轴中继反射镜的光轴分别依次设置分色镜、分光镜、第一成像透镜和第一探测器，对分色镜和分光镜透射方向光路的装调方法同步骤二，调...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕天宇，王建立，李洪文，范磊，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22