專利名稱:一種直角屋脊棱鏡脊的寬度測量裝置的制造方法
【專利摘要】本專利公開了一種直角屋脊棱鏡脊的寬度測量的裝置，測量裝置采用光學差分的測量方法，由激光器和平行光管產(chǎn)生近似于遠距離的平行光，平行光經(jīng)過匯聚光學系統(tǒng)后形成的圓形光斑照射在直角屋脊棱鏡脊上，經(jīng)過直角屋脊棱鏡的兩個直角面的反射后產(chǎn)生的兩束光分別經(jīng)透鏡匯聚后再由激光功率計探測，最后由兩個激光功率計的數(shù)值信息，外推出直角屋脊棱鏡脊的寬度。本專利解決了直角屋脊棱鏡脊寬度的測量問題，且方法簡便易行。
【專利說明】
-種直角屋脊棱鏡脊的寬度測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001] 本專利設(shè)及高精度寬度測量，具體設(shè)及一種直角屋脊棱鏡脊的寬度測量，它應(yīng)用 于瞄準、捕獲和跟蹤系統(tǒng)中信標光斑質(zhì)屯、測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】：
[0002] 直角屋脊棱鏡具有一項極其有用的光學特性：當一束聚焦光束匯聚在直角屋脊棱 鏡脊上面時，會被其分成兩束方向相反且處于同一直線上的兩束光。利用運一特性，在瞄 準、捕獲和跟蹤系統(tǒng)信標光斑質(zhì)屯、探測系統(tǒng)使用，能有效提高信標光斑的質(zhì)屯、探測精度。
[0003] 目前公知的瞄準、捕獲及跟蹤系統(tǒng)中，鮮有使用直角屋脊棱鏡進行信標光斑的質(zhì) 屯、探測，而屋脊棱鏡由于存在W下問題導(dǎo)致難W測量其脊的寬度：
[0004] 1.由于在瞄準、捕獲及跟蹤系統(tǒng)中，使用的直角屋脊棱鏡的脊寬度較小，在微米量 級，很難用測量尺進行直接測量。
[0005] 2.為了增強直角屋脊棱鏡的兩個直角面的反射率，需在兩個直角面上鍛上銀膜， 鍛上銀膜后的直角屋脊棱鏡透光能力極差，無法使用顯微鏡對其脊進行放大然后再測量。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006] 為了解決【背景技術(shù)】中存在的技術(shù)問題，本專利采用了光學測量的方法，使用激光 器、平行光管、聚焦透鏡、激光功率計等器材，較為精確的測量出直角屋脊棱鏡的脊寬度。
[0007] 本專利一種直角屋脊棱鏡脊的寬度測量裝置包括:第一激光功率計1，第一聚焦 透鏡2，待測直角屋脊棱鏡3，第二聚焦透鏡4，第二激光功率計5，工作計算機6，聚焦光學系 統(tǒng)7，平行光管8，激光器9，電動位移平臺10。
[0008] 所述的測量裝置放置在穩(wěn)定平臺上，并與穩(wěn)定平臺剛性連接;所述的平行光管8與 聚焦光學系統(tǒng)7的光軸與待測直角屋脊棱鏡的底面垂直，與待測直角屋脊棱鏡3的直角棱中 點等高，所述的待測直角屋脊棱鏡3的脊位于所述的聚焦光學系統(tǒng)7的焦平面上;放置在所 述的電動位移平臺10上的激光器9發(fā)出的激光經(jīng)平行光管8后成平行光，該平行光再經(jīng)過聚 焦光學系統(tǒng)7匯聚后照射在待測直角屋脊棱鏡3的脊上，匯聚光束由待測直角屋脊棱鏡3的 兩個直角面反射后分別由第一聚焦透鏡2和第二聚焦透鏡4聚焦并由第一激光功率計1和第 二激光功率計5接收，激光功率計探測所得的光能量數(shù)據(jù)傳輸給工作計算機6進行數(shù)據(jù)處理 后得到待測直角屋脊棱鏡3的脊寬度。
[0009] 所述的電動位移平臺10的最小步進尺寸在微米量級。
[0010] 所述的激光器9波長處于可見波段，功率不低于500mW，發(fā)散角不大于Imrad。
[0011] 所述的平行光管8的焦距不低于10m。
[0012] 所述的聚焦光學系統(tǒng)7采用卡塞格林結(jié)構(gòu)，口徑為200mm，焦距為2m。
[0013] 所述的第一聚焦透鏡2和第二聚焦透鏡4尺寸和焦距參數(shù)一致，其焦距為20cm。
[0014] 第一激光功率計1和第二激光功率計5性能參數(shù)相同，探測波段與激光器9的波段 相匹配，光強分辨率優(yōu)于20化W。
[0015] 直角屋脊棱鏡脊寬度的測量方法步驟如下：
[0016] 1)使用第一激光功率計1或第二激光功率計5測量出平行光經(jīng)過聚焦光學系統(tǒng)聚 焦后光斑的能量，記錄下所測值X ;
[0017] 2)電動位移平臺10移動激光器9,使得聚焦光學系統(tǒng)7的焦點光斑完全掃過待測直 角屋脊棱鏡的脊，同時由所述的工作計算機6算出所示第一激光功率計1和所述第二激光功 率計5的示數(shù)和的最小值y，由公式：
[001 引
[0019] 求解得出所示待測直角屋脊棱鏡的脊寬度n;式中:A為激光器9波長，D為聚焦光學 系統(tǒng)7的口徑，f為焦距。
[0020] 本專利有如下有益效果：
[0021] 1使用激光作為測量光，單色性好，并且使用對應(yīng)激光波長響應(yīng)線性度較好的激光 功率計進行探測，可W達到極高的屋脊棱鏡脊的測量精度。
[0022] 2系統(tǒng)集成性較高，具有高性能，高可靠性的優(yōu)點。
【附圖說明】
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[0023] 圖1是本發(fā)明的直角屋脊棱鏡脊的寬度測量裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0024] 圖中：1.第一激光功率計，2.第一聚焦透鏡，3 .待測直角屋脊棱鏡，4.第二聚焦透 鏡，5.第二激光功率計，6.工作計算機，7.聚焦光學系統(tǒng)，8.平行光管，9.激光器，10.電動位 移平臺。
[0025] 圖2是照射在待測直角屋脊棱鏡脊上面的光斑能量分布情況示意圖。
【具體實施方式】：
[0026] 下面結(jié)合附圖對本專利的【具體實施方式】作進一步的說明：
[0027] 使用匯聚透鏡和激光功率計測量出經(jīng)過匯聚光學系統(tǒng)后的光強X，激光功率計采 用thorlabs S130VC光電二極管功率探頭和thorlabs PM200功率計和能量計表頭，光強分 辨率為10化W，如附圖1所示，電動位移平臺使用thorlabs MT1-Z8,其最小的步進尺寸為 0.1 um,調(diào)整實驗裝置，使得匯聚光學系統(tǒng)聚焦的光斑照射在待測直角屋脊棱鏡的一個直角 面上，調(diào)節(jié)電動位移平臺，使得接收光學系統(tǒng)的焦平面光斑完全掃過待測直角屋脊棱鏡的 脊，當兩個激光功率計的示數(shù)之和最小為y時接收光學系統(tǒng)焦平面處的光強的空間分布情 況如附圖2所示，結(jié)合所用的激光器波長和所用的接收光學系統(tǒng)的孔徑和焦距，通過工作計 算機進行程序運行計算即可得出待測直角屋脊棱鏡的脊寬度。
【主權(quán)項】
1. 一種直角屋脊棱鏡脊的寬度測量裝置，包括：第一激光功率計（1)，第一聚焦透鏡 (2)，待測直角屋脊棱鏡(3)，第二聚焦透鏡(4)，第二激光功率計(5)，工作計算機(6)，聚焦 光學系統(tǒng)(7)，平行光管(8)，激光器(9)，電動位移平臺（10)，其特征在于： 所述的測量裝置放置在穩(wěn)定平臺上，并與穩(wěn)定平臺剛性連接;所述的平行光管(8)與聚 焦光學系統(tǒng)(7)的光軸與待測直角屋脊棱鏡的底面垂直，與待測直角屋脊棱鏡(3)的直角棱 中點等高，所述的待測直角屋脊棱鏡(3)的脊位于所述的聚焦光學系統(tǒng)(7)的焦平面上;放 置在所述的電動位移平臺（10)上的激光器(9)發(fā)出的激光經(jīng)平行光管(8)后成平行光，該平 行光再經(jīng)過聚焦光學系統(tǒng)(7)匯聚后照射在待測直角屋脊棱鏡(3)的脊上，匯聚光束由待測 直角屋脊棱鏡(3)的兩個直角面反射后分別由第一聚焦透鏡(2)和第二聚焦透鏡(4)聚焦并 由第一激光功率計（1)和第二激光功率計(5)接收，激光功率計探測所得的光能量數(shù)據(jù)傳輸 給工作計算機(6)進行數(shù)據(jù)處理后得到待測直角屋脊棱鏡(3)的脊寬度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直角屋脊棱鏡脊的寬度測量裝置，其特征在于:所述的電 動位移平臺（10)的最小步進尺寸在微米量級。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直角屋脊棱鏡脊的寬度測量裝置，其特征在于:所述的激 光器(9)波長處于可見波段，功率不低于500mW，發(fā)散角不大于lmrad。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直角屋脊棱鏡脊的寬度測量裝置，其特征在于:所述的平 行光管(8)的焦距不低于10m。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直角屋脊棱鏡脊的寬度測量裝置，其特征在于:所述的 聚焦光學系統(tǒng)(7)采用卡塞格林結(jié)構(gòu)，口徑為200mm，焦距為2m。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直角屋脊棱鏡脊的寬度測量裝置，其特征在于:所述的第 一聚焦透鏡(2)和第二聚焦透鏡(4)尺寸和焦距參數(shù)一致，其焦距為20cm。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直角屋脊棱鏡脊的寬度測量裝置，其特征在于:所述的第 一激光功率計（1)和第二激光功率計(5)性能參數(shù)相同，探測波段與激光器(9)的波段相匹 配，光強分辨率優(yōu)于200pW。
【文檔編號】G01M11/00GK205719476SQ201620319355
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】陳少杰, 王建宇, 張亮, 舒嶸, 賈建軍
【申請人】中國科學院上海技術(shù)物理研究所