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题名:
基于哈特曼传感器和快速倾斜镜的光路耦合对准技术
作者: 杨榕
学位类别: 硕士
答辩日期: 2011-05
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
导师: 李新阳
关键词: 光路耦合对准 ; 哈特曼传感器 ; 快速倾斜镜
学位专业: 机械制造及其自动化
中文摘要: 在光学技术的很多应用场合中,经常遇到一个光路耦合对准技术问题。所谓的光路耦合对准系统是指光在不同的光学子系统间传输时,为了使光路对准而引人的附加系统。静态的情形可以用人工对准的方法,即采用一对俯仰和方位独立可调的平面反射镜装置,由技术人员配合观测进行光路对准。如果使用多个电动马达等驱动机构替代手动机构进行平面反射镜的俯仰和方位调整,可以改善方便程度和调整速度,但不能满足光路实时快速对准的需要。在车载等运动场合下,光学平台间存在动态的平移和角度随机误差,需要一套专门的光轴光瞳自动快速对准装置和方法。
本文研究一种可以实现两平台间的光轴和光瞳实时快速对准的方法和装置。根据自适应光学原理,利用哈特曼传感器可以同时提供光瞳信息和光轴信息的特点,做为光路对准的探测机构,通过相应的闭环控制算法,控制一对快速高精度倾斜反射镜对光学系统的光轴和光瞳进行实时校正,最终实现两光学平台间光轴和光瞳的快速高精度对准。对此方法的具体过程进行了仿真,验证了这一方法的可行性,并分析了不同控制算法的校正结果。
针对光路对准误差比较大的问题,哈特曼传感器子孔径的测量动态范围是有限的,上述方法存在一个跨孔径倾斜校正的难题。本文通过寻找光斑阵列特殊缺光子孔径的位置的方法实现了大光轴偏差的校正。
文中利用实验实现了两个光学平台间的光瞳光轴的自动快速对准,获得较好的校正实验结果。实验在两个存在随机晃动的光学平台间进行,利用该装置校正后,光轴对准误差小于1.2″,光瞳对准误差小于0.5mm,校正速度在每秒30次左右。实验结果验证了上述基于哈特曼传感器和快速倾斜镜的光路耦合对准方法的可行性和实用性,为解决光束快速对准问题提供了一种自动方便的技术途径。
目前的技术在动态范围和校正速度上还有需要改进的地方,通过硬件的升级和软件的优化可以增大校正范围和控制带宽。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/565
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杨榕. 基于哈特曼传感器和快速倾斜镜的光路耦合对准技术[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011.
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