大口径拼接镜共焦共相装置及共焦共相方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供大口径拼接镜共焦共相装置及共焦共相方法，装置部分包括光子灯笼、多模光纤、处理器组件；方法部分包括以下步骤：S1、建立表征子镜的调整量与光子灯笼的单一模态输出的光强之间的关系的灵敏度矩阵；S2、根据灵敏度矩阵以及进行调整时的光子灯笼的单一模态输出的光强，计算得到进行调整时的子镜的调整量，根据子镜的调整量对子镜进行调整。本发明专利技术采用光子灯笼，得到子镜的调整量与光子灯笼的单一模态输出的光强之间的关系矩阵，无需进行图像之间的匹配，将调整时的光强代入关系矩阵即可得到所有子镜的调整量，便于操作，与传统方法相比，得到结果更快更准确。得到结果更快更准确。得到结果更快更准确。

【技术实现步骤摘要】
大口径拼接镜共焦共相装置及共焦共相方法


[0001]本专利技术涉及望远镜领域，特别涉及大口径拼接镜共焦共相装置及共焦共相方法。

技术介绍

[0002]为了实现对宇宙更深、更详细的探索，望远镜的口径越来越大，其光学系统中平面镜的尺寸也越来越大。大口径望远镜在天文光学、地基空间目标探测、空间科学、军事侦察等领域得到了广泛的应用。实现望远镜的观测目标，需要其具有良好的光学成像质量，目前验证望远镜成像质量的主要方法为使用自准直的方法，即利用望远镜自身的焦点与成像系统，产生平行光(模拟导星)，再通过平面镜的反射模拟平行入射的波前。
[0003]但是，随着望远镜对集光口径与极限分辨率的要求的提高，其口径越来越大，自准直方法作为大口径望远镜最终评判标准，精度水平将直接制约着大口径望远镜最终的成像质量。因此，对检测与波前重建过程中精度影响因素的分析，具有十分重要的意义。传统的自准直方法，需要使用和望远镜口径相当的平面反射镜，目前在研的最大平面镜为三十米望远镜三镜(4m级)，而目前国际上主流的大口径望远镜口径均在8米以上。
[0004]拼接主镜在重量、成本、制造、装配和维护方面具有许多优点，但需要保证各拼接子镜能相互配合表现得像一个单体主镜，在外界动态扰动下，具有良好的面形和位置保持能力。
[0005]共相调整(co
‑
phasing)系统亦称为主动调整(active alignment，一般指的是共焦)，进行全局(global)度量，利用共相检测方法(波前传感器)，通过光学手段定期对各拼接子镜位置进行测量和反馈，将子镜校正到标准面形的位置，将此时的位置作为参考值(即标为零点)。
[0006]现有共焦共相调整技术通过各子镜的干涉图像得到灰度能量图与子镜位置之间的关系，进行调整时需要将调整时的灰度能量图与预先得到的标准灰度能量图进行对比，难以匹配且误差较大。

技术实现思路

[0007]本专利技术为解决上述问题，提供大口径拼接镜共焦共相装置及共焦共相方法。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0009]一种大口径拼接镜共焦共相装置，包括：光子灯笼、多模光纤、处理器组件；多模光纤的一端与光子灯笼的入射端固定连接，另一端位于大口径拼接镜的理论后焦面；光源发出的光经过大口径拼接镜在理论后焦面形成光斑，多模光纤接收光斑并对光斑进行耦合后入射至光子灯笼；光子灯笼用于对耦合后的光进行模态分离，得到至少两个单一模态输出的光强，处理器组件用于根据单一模态输出的光强，计算得到大口径拼接镜中的各子镜的调整量。
[0010]优选地，多模光纤的芯径根据光斑的大小确定，确保光斑完全进入多模光纤。
[0011]优选地，多模光纤为渐变型多模光纤。
[0012]优选地，还包括用于将光子灯笼的输出转化为可见光的电光晶体，电光晶体设置在光子灯笼的输出端。
[0013]大口径拼接镜共焦共相装置的大口径拼接镜共焦共相方法，包括以下步骤：
[0014]S1、根据子镜的调整量与光子灯笼的单一模态输出的光强之间的关系建立表征子镜的调整量与光子灯笼的单一模态输出的光强之间的关系的灵敏度矩阵；
[0015]S2、对大口径拼接镜进行共焦共相调整时，通过处理器组件，根据灵敏度矩阵以及进行调整时的光子灯笼的单一模态输出的光强，计算得到进行调整时的子镜的调整量，根据子镜的调整量对子镜进行调整，使大口径拼接镜的所有子镜共焦共相。
[0016]优选地，步骤S1包括以下步骤：
[0017]S101、对处于共焦共相状态的大口径拼接镜进行调整，得到大口径拼接镜的所有子镜的调整量矩阵及对应所有子镜的调整量的光子灯笼的单一模态输出的光强变化矩阵；
[0018]其中，调整量矩阵如下：
[0019][0020]ΔD为调整量矩阵，δu
j
为第j个子镜的调整量，n为子镜的总个数；光强变化矩阵如下：
[0021][0022]ΔZ为调整量矩阵，δa
i
为第i个单一模态输出的光强变化，为单一模态输出的总个数；
[0023]S102、处理器组件根据调整量矩阵和光强变化矩阵通过公式(3)计算得到灵敏度矩阵：
[0024]AΔD＝ΔZ
ꢀꢀꢀ
(3)
[0025][0026]其中，A为灵敏度矩阵。
[0027]本专利技术能够取得以下技术效果：
[0028]采用光子灯笼，得到子镜的调整量与光子灯笼的单一模态输出的光强之间的关系矩阵，无需进行图像之间的匹配，将调整时的光强代入关系矩阵即可得到所有子镜的调整量，便于操作，与传统方法相比，得到结果更快更准确。
附图说明
[0029]图1是根据本专利技术实施例的大口径拼接镜共焦共相方法的流程示意图。
具体实施方式
[0030]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。
[0031]本专利技术实施例提供的大口径拼接镜共焦共相装置，包括：光子灯笼、多模光纤、处理器组件；多模光纤的一端与光子灯笼的入射端固定连接，另一端位于大口径拼接镜的理论后焦面，当大口径拼接面处于共焦共相状态时，理论后焦面上的光斑的能量最高，光强最大，当有子镜的焦点偏离理论后焦面时，会使光斑的光强变小；光源发出的光经过大口径拼接镜在理论后焦面形成光斑，多模光纤接收光斑并对光斑进行耦合后入射至光子灯笼；光子灯笼用于对耦合后的光进行模态分离，得到至少两个单一模态输出的光强，处理器组件用于根据单一模态输出的光强，计算得到大口径拼接镜中的各子镜的调整量。
[0032]在本专利技术的一个实施例中，多模光纤的芯径根据光斑的大小确定，确保光斑完全进入多模光纤，防止光斑未进入多模光纤导致的测量误差。
[0033]在本专利技术的一个实施例中，多模光纤为渐变型多模光纤，扩大光纤入射耦合角度。
[0034]在本专利技术的一个实施例中，大口径拼接镜共焦共相装置还包括用于将光子灯笼的输出转化为可见光的电光晶体，电光晶体设置在光子灯笼的输出端；光子灯笼的输出为红外线，需要使用红外线接收器对光子灯笼的输出进行接收，通过电光结晶将光子灯笼的输出转化为可见光后，可使用可见光接收器对输出进行接收，在保证精度的同时降低成本。
[0035]上述内容详细说明了本专利技术提供的大口径拼接镜共焦共相装置的结构，与该共焦共相装置相对应，本专利技术还提供一种利用共焦共相装置使大口径拼接镜共焦共相的方法。
[0036]如图1所示，本专利技术实施例提供的大口径拼接镜共焦共相方法，包括以下步骤：
[0037]S1、根据子镜的调整量与光子灯笼的单一模态输出的光强之间的关系建立表征子镜的调整量与光子灯笼的单一模态输出的光强之间的关系的灵敏度矩阵；
[0038]S2、对大口径拼接镜进行共焦共相调整时，通过处理器组件，根据灵敏度矩阵以及进行调整时的光子灯笼的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大口径拼接镜共焦共相装置，其特征在于，包括：光子灯笼、多模光纤、处理器组件；所述多模光纤的一端与所述光子灯笼的入射端固定连接，另一端位于大口径拼接镜的理论后焦面；光源发出的光经过所述大口径拼接镜在所述理论后焦面形成光斑，所述多模光纤接收所述光斑并对所述光斑进行耦合后入射至所述光子灯笼；所述光子灯笼用于对耦合后的光进行模态分离，得到至少两个单一模态输出的光强，所述处理器组件用于根据所述单一模态输出的光强，计算得到所述大口径拼接镜中的各子镜的调整量。2.如权利要求1所述的大口径拼接镜共焦共相装置，其特征在于，所述多模光纤的芯径根据所述光斑的大小确定，确保所述光斑完全进入所述多模光纤。3.如权利要求1所述的大口径拼接镜共焦共相装置，其特征在于，所述多模光纤为渐变型多模光纤。4.如权利要求1所述的大口径拼接镜共焦共相装置，其特征在于，还包括用于将所述光子灯笼的输出转化为可见光的电光晶体，所述电光晶体设置在所述光子灯笼的输出端。5.根据权利要求1
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4任一项所述的大口径拼接镜共焦共相装置的大口径拼接镜共焦共相方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据所述子镜的调整量与所述光子灯笼的单一模态输出的光强...

【专利技术属性】
技术研发人员：安其昌，刘欣悦，李洪文，王建立，陈涛，
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：