基于雙哈特曼探測器的分光鏡像差測量系統技術方案

一種基于雙哈特曼探測器的分光鏡像差測量系統，它的第一哈特曼探測器和第二哈特曼探測器呈對稱狀布置于待測分光鏡的兩側，高能激光器發出的高功率激光入射至待測分光鏡前表面后，一部分光能量被待測分光鏡反射至離軸聚焦反射鏡，然后被功率計接收；同步控制器發出同步觸發信號控制高能激光器開啟、第一哈特曼探測器和第二哈特曼探測器進行采集；第一哈特曼探測器和第二哈特曼探測器測得的子孔徑偏移量數據被實時傳送給計算機，通過計算機分析得到待測分光鏡的反射像差和透射像差隨高能激光功率和輻照時間的變化特性。本發明專利技術具有結構簡單緊湊、操作簡便、能夠提高高能激光分光鏡膜系的測量分辨率和實時性等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術主要涉及到分光鏡像差的實時測量領域，特指一種基于雙哈特曼探測器的分光鏡像差測量系統。
技術介紹
“分光鏡”是一種能夠簡化光學系統結構、增強系統抗干擾能力和便于系統波前像差探測的重要光學器件。分光鏡像差，包括自身靜態像差和在入射光作用下產生的動態像差，會在分光后的反射和透射波前中附加不同的相位畸變，使各子光束波前相位獨立發生變化而不再具有可比性。在高能激光系統中，分光鏡像差的影響尤為嚴重。因為高能激光系統是依據分光鏡透射出來的弱光波前來評價強光光路中高功率激光光束質量的，而分光鏡像差的存在會導致系統波前像差檢測結果失真。由于分光鏡薄膜及鏡體材料對激光的吸 收問題仍然難以解決，熱致畸變導致的動態像差始終存在，因此分光鏡像差、特別是熱致動態像差的實時測量技術就尤為重要，準確獲取像差信息才能設法消除其影響。目前，分光鏡像差的測量技術主要有光熱偏轉技術、表面熱透鏡技術和哈特曼波前探測技術。光熱偏轉技術是上世紀八十年代提出的一種熱波探測技術，可用于測量分光鏡的反射或者透射像差，具有靈敏度高、實驗裝置簡單和非接觸測量等優勢。但是,這種技術是通過探測光束的偏轉量來分析測量點熱致像差的，所以只能測量變形區域中某一點的像差信息，不能反映全貌。表面熱透鏡技術是對光熱偏轉技術的改進，使用大光斑探測，通過熱致畸變對探測光束的熱聚焦效應分析像差大小。這種技術只適合于空間低頻緩變面形的檢測，對于高頻局部形變測量誤差較大。哈特曼波前探測技術也是一種非接觸測量技術，使用大光斑探測分光鏡受熱表面并通過子孔徑劃分的方式獲取探測光在每一個子區域內的偏轉量，再通過波前復原算法得到整個探測區域內的波前像差。這種技術具有精度高、速度快、實時性好、探測光束口徑可調等優勢，2005年在國內被首次應用于分光鏡熱致動態像差探測。但是，根據目前公開技術資料，采用哈特曼探測器在單次測量中只能獲取分光鏡反射或透射像差中的一種，而要兩者兼得必須采用分次測量的方式，這將導致兩個問題①分光鏡動態熱致像差具有時空變化特性，分次測量使得透/反波前像差的時間和空間對應性都較差，給消除分光鏡像差的影響帶來困難；②高能激光器運轉功耗較大，分次測量增加了檢測成本和復雜性。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題就在于針對現有技術存在的技術問題，本專利技術提供一種結構簡單緊湊、操作簡便、能夠提高高能激光分光鏡膜系的測量分辨率和實時性的基于雙哈特曼探測器的分光鏡像差測量系統。為解決上述技術問題，本專利技術采用以下技術方案一種基于雙哈特曼探測器的分光鏡像差測量系統，它包括第一哈特曼探測器、第二哈特曼探測器、高能激光器、離軸聚焦反射鏡、功率計、同步控制器和計算機，所述第一哈特曼探測器和第二哈特曼探測器呈對稱狀布置于待測分光鏡的兩側，所述高能激光器發出的高功率激光入射至待測分光鏡前表面后，一部分光能量被待測分光鏡反射至離軸聚焦反射鏡，然后被功率計接收；所述同步控制器發出同步觸發信號控制高能激光器開啟、第一哈特曼探測器和第二哈特曼探測器進行采集；所述第一哈特曼探測器和第二哈特曼探測器測得的子孔徑偏移量數據被實時傳送給計算機，通過所述計算機分析得到待測分光鏡的反射像差物和透射像差《Pr隨高能激光功率和輻照時間的變化特性。作為本專利技術的進一步改進所述高能激光器發出的高功率激光以25°角入射至待測分光鏡的前表面。 所述第一哈特曼探測器的標定流程為所述第一哈特曼探測器利用內部配備的激光器發出與接收系統共光路的準直探測光束，將一標準平面反射鏡放置于第一哈特曼探測器的前方，調整標準平面反射鏡的角度和位置，使探測光束經標準平面反射鏡反射后被第一哈特曼探測器自身接收；調整探測光的強度和第一哈特曼探測器內部的可調節中性濾光片，使第一哈特曼探測器各子孔徑內光斑均可見且曝光適度，運行標定程序確定哈特曼測量零點。所述第二哈特曼探測器的標定流程為將所述第一哈特曼探測器發出的準直探測光束作為標定光，所述第二哈特曼探測器采用接收外部信號光方式工作，通過粗精對準功能調整自身光瞳及光軸位置，使第一哈特曼探測器的探測光束進入第二哈特曼探測器的各子孔徑視場，并調節光強衰減使光斑曝光適度，運行標定程序確定第二哈特曼探測器的測量零點。與現有技術相比，本專利技術的優點在于本專利技術采用兩臺哈特曼探測器協同探測，可同時獲得分光鏡的透射和反射像差隨著激光輻照功率和輻照時間的變化特性。克服了現有技術中分光鏡透/反像差必須分次測量、時間和空間對應性差、測量成本高的缺點。本專利技術中反射像差數據可用于分光鏡薄膜吸收特性分析，透/反波前的實時相位差可為高能激光系統中消除分光鏡影響提供重要依據。本專利技術還可應用于其他透明介質的動態像差檢測，如板條激光器增益介質的熱致像差測量等。附圖說明圖I是本專利技術中基于雙哈特曼探測器的分光鏡像差測量系統的結構示意圖。圖2是本專利技術中第一哈特曼探測器標定方法的示意圖。圖3是本專利技術中第二哈特曼探測器標定方法的示意圖。圖4是本專利技術在使用時標定的流程示意圖。圖5是本專利技術中分光鏡表面激光輻照區域與探測區域空間對應關系的示意圖。圖6是通過本專利技術測量系統測量得到的分光鏡反射像差的示意圖。圖7是通過本專利技術測量系統測量得到的分光鏡反射像差峰谷值隨激光輻照時間的變化曲線示意圖。圖8是通過本專利技術測量系統測量得到的分光鏡透射像差的示意圖。圖9是通過本專利技術測量系統測量得到的分光鏡透射像差峰谷值隨激光輻照時間的變化曲線示意圖。圖例說明I、第一哈特曼探測器；2、第二哈特曼探測器；3、高能激光器；4、待測分光鏡；5、離軸聚焦反射鏡；6、功率計；7、同步控制器；8、計算機；9、標準平面反射鏡。具體實施例方式以下將結合說明書附圖和具體實施例對本專利技術做進一步詳細說明。·如圖I所示，本專利技術為一種基于雙哈特曼探測器的分光鏡像差測量系統，它包括第一哈特曼探測器I、第二哈特曼探測器2、高能激光器3、離軸聚焦反射鏡5、功率計6、同步控制器7和計算機8，第一哈特曼探測器I和第二哈特曼探測器2呈對稱狀布置于待測分光鏡4的兩側，高能激光器3發出的高功率激光以25°角入射至待測分光鏡4前表面后，一部分光能量被待測分光鏡4反射至離軸聚焦反射鏡5，然后被功率計6接收。同步控制器7發出同步觸發信號，控制高能激光器3開啟、第一哈特曼探測器I和第二哈特曼探測器2進行采集。通過第一哈特曼探測器I和第二哈特曼探測器2測得的子孔徑偏移量數據被實時傳送給計算機8。計算機8將根據哈特曼波前復原算法，通過分析得到分光鏡反射像差御和透射像差件隨高能激光功率和輻照時間的變化特性。其中，第一哈特曼探測器I位于待測分光鏡4的前方并采用自準直工作模式，內部配備獨立激光光源，發出與接收系統共光路的探測光束，采用自準直測量標準平面鏡的方式標定子孔徑光斑零點位置。第二哈特曼探測器2位于待測分光鏡4的后方并采用接收外來信號光工作模式。在未放入待測分光鏡4的情況下，通過直接接收第一哈特曼探測器I的探測光束標定子孔徑光斑零點位置。第一哈特曼探測器I發出的探測光束覆蓋分光鏡表面激光輻照區域，探測光強均勻，使探測光經待測分光鏡4分光后的反射光束強度不低于自身探測器的光強響應下限，透射光束強度不低于第二哈特曼探測器2的光強響應下限。同步控制器7用來控制高能激光器3啟動和兩臺哈特曼探測器開始采集，根據功率計6監測的高能激光功率以本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于雙哈特曼探測器的分光鏡像差測量系統，其特征在于：它包括第一哈特曼探測器（1）、第二哈特曼探測器（2）、高能激光器（3）、離軸聚焦反射鏡（5）、功率計（6）、同步控制器（7）和計算機（8），所述第一哈特曼探測器（1）和第二哈特曼探測器（2）呈對稱狀布置于待測分光鏡（4）的兩側，所述高能激光器（3）發出的高功率激光入射至待測分光鏡（4）前表面后，一部分光能量被待測分光鏡（4）反射至離軸聚焦反射鏡（5），然后被功率計（6）接收；所述同步控制器（7）發出同步觸發信號控制高能激光器（3）開啟、第一哈特曼探測器（1）和第二哈特曼探測器（2）進行采集；所述第一哈特曼探測器（1）和第二哈特曼探測器（2）測得的子孔徑偏移量數據被實時傳送給計算機（8），通過所述計算機（8）分析得到待測分光鏡（4）的反射像差和透射像差隨高能激光功率和輻照時間的變化特性。FDA00002311063300011.jpg,FDA00002311063300012.jpg

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：寧禹，許曉軍，張烜喆，楊軼，習鋒杰，齊恩宇，陸啟生，劉澤金，
申請(專利權)人：中國人民解放軍國防科學技術大學，
類型：發明
國別省市：