本發(fā)明屬于反射鏡在線檢測技術(shù)，具體涉及一種通用型激光陀螺反射鏡在線測量裝置。

背景技術(shù)：

激光陀螺作為高精度角速率傳感器在軍用領(lǐng)域和商用領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。反射鏡作為激光陀螺的關(guān)鍵元件之一，反射鏡的性能直接影響到激光陀螺的精度。目前通用評價(jià)反射鏡性能的指標(biāo)包含了反射率(總損耗)、散射、吸收、光學(xué)常數(shù)等，這些性能指標(biāo)均可以通過通用或特制的儀器進(jìn)行測量，例如損耗儀、橢偏儀、積分散射儀等。通過使用這些測量設(shè)備，低損耗、低散射、高性能的反射鏡已經(jīng)廣泛應(yīng)用于激光陀螺中。

但是激光陀螺運(yùn)行中反射鏡會(huì)持續(xù)受到激光輻照、等離子體放電、高低溫等環(huán)境影響，長期實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這些環(huán)境影響尤其是等離子體放電使得反射鏡的性能發(fā)生不同程度地改變，進(jìn)而影響激光陀螺的性能，例如閉鎖閾值。研制耐等離子體轟擊薄膜，提升反射鏡性能的長期穩(wěn)定性已經(jīng)成為激光陀螺反射鏡的研制關(guān)鍵之一，因此需要在激光陀螺運(yùn)行環(huán)境下的反射鏡性能在線測量裝置。

由于激光陀螺反射鏡工作環(huán)境的復(fù)雜性，目前沒有成熟的反射鏡在線測量設(shè)備，國內(nèi)外僅可查到一篇相關(guān)專利CN104236853A《一種激光陀螺反射鏡性能在線測試裝置》，該專利采用一種特制的十面體微晶玻璃裝置，通過機(jī)械加工、光學(xué)加工、化學(xué)拋光而獲得，從而實(shí)現(xiàn)反射鏡性能在線測試。此裝置存在三點(diǎn)不足：第一，由于采用特制的結(jié)構(gòu)，僅能測量此結(jié)構(gòu)構(gòu)建的特定環(huán)境下反射鏡的性能，不具有通用性；第二，光窗位置的貼鏡面與儲(chǔ)氣孔距離過近，使得減反鏡的性能也因等離子體放電影響而發(fā)生改變，因此測量結(jié)果無法真實(shí)反映待測反射鏡的性能變化；第三，該結(jié)構(gòu)采用切削方式加工成內(nèi)凹型光窗，無法進(jìn)行精密光學(xué)拋光，加工面型和表面疵病等級較差，光膠效果和氣密性難以滿足在線測試的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：本發(fā)明提供一套能夠真實(shí)反映待測反射鏡在激光陀螺運(yùn)行過程中性能變化的通用型激光陀螺反射鏡性能在線測量裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種通用型激光陀螺反射鏡在線測量裝置，包括激光陀螺腔體1，光膠墊塊3，減反鏡4，密封反射鏡5，其中激光陀螺腔體1包括陰極11、陽極12、儲(chǔ)氣孔13、毛細(xì)孔14，其中，陰極11、陽極12、儲(chǔ)氣孔13之間的工作氣體通過毛細(xì)孔14導(dǎo)通，所述光膠墊塊3有兩塊，對稱設(shè)置在激光陀螺腔體1某待測儲(chǔ)氣孔兩側(cè)，且光膠墊塊3內(nèi)部通孔與激光陀螺腔體1待測儲(chǔ)氣孔13之間通過斜通孔2貫通，減反鏡4設(shè)置在光膠墊塊3垂直其內(nèi)部通孔的光膠面上，密封反射鏡5設(shè)置在其余儲(chǔ)氣孔13上。

斜通孔2與光膠墊塊3的通孔軸向?qū)R，且兩個(gè)斜通孔2的軸線的交點(diǎn)位于儲(chǔ)氣孔13所對應(yīng)的光膠面15的中心位置，斜通孔2與所對應(yīng)的光膠面15的夾角與反射鏡入射角相同。

光膠墊塊3的通孔長度不小于20mm，光膠墊塊3為圓柱體或錐體或八面體結(jié)構(gòu)。

減反鏡4中減反射膜入射角為0度，在激光陀螺工作波長下，減反鏡4中減反射膜的剩余反射率不大于0.01％。

密封反射鏡5的高反射膜的直徑小于儲(chǔ)氣孔13的直徑，高反射膜的入射角與激光陀螺腔體1對應(yīng)的反射鏡入射角相同，在激光陀螺工作波長下反射率不低于99.99％。

當(dāng)激光陀螺腔體1為四邊形時(shí)，斜通孔2與所對應(yīng)光膠面15的夾角為45°；當(dāng)激光陀螺腔體1為三角形時(shí)，斜通孔2與所對應(yīng)光膠面15的夾角為30°。

當(dāng)裝置進(jìn)行在線測量時(shí)，將待測反射鏡光膠于斜通孔2所對應(yīng)的光膠面15處，待測反射鏡的中心位于所對應(yīng)儲(chǔ)氣孔13的軸線上；將激光陀螺腔體1充入工作氣體，將激光陀螺專用電源連接陰極11和陽極12，放電電流和電壓可調(diào)，點(diǎn)燃激光陀螺；當(dāng)測試激光通過一側(cè)減反鏡4、一側(cè)斜通孔2、待測反射鏡膜面、另一側(cè)斜通孔2、另一側(cè)減反鏡4后，通過實(shí)時(shí)探測出射激光的信息，并與入射激光作對比，可得到待測反射鏡性能的變化。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明設(shè)計(jì)了簡單、緊湊的裝置實(shí)現(xiàn)激光陀螺反射鏡性能在線測量。優(yōu)點(diǎn)如下：

1)本發(fā)明采用待測反射鏡對應(yīng)的激光陀螺腔體，按照腔體所對應(yīng)的反射鏡的入射角度，在腔體側(cè)面加工兩個(gè)斜通孔，適用于大部分型號和尺寸的激光陀螺及反射鏡，具有通用性；

2)本發(fā)明利用光膠墊塊的外括設(shè)計(jì)，使得減反鏡工作在0°的入射角度，降低減反鏡的剩余反射率要求，同時(shí)增加了減反鏡與激光陀螺腔體儲(chǔ)氣孔之間的距離，使其不會(huì)受到等離子體放電影響，可以真實(shí)反映待測反射鏡的性能變化；

3)本發(fā)明設(shè)計(jì)的所有光膠面均為平面或外凸結(jié)構(gòu)，可采用精密光學(xué)拋光，面型N不大于0.5，表面疵病等級等于或優(yōu)于Ⅱ級，可以得到較好的光膠效果，氣密性完全滿足激光陀螺反射鏡在線性能測量的需求。

附圖說明

圖1為四邊形激光陀螺腔體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為三角形激光陀螺腔體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明裝置應(yīng)用于四邊形激光陀螺腔體的裝置正視圖；

圖4為本發(fā)明裝置應(yīng)用于四邊形激光陀螺腔體的裝置剖視圖；

圖5為本發(fā)明裝置應(yīng)用于三角形激光陀螺腔體的裝置正視圖；；

圖6為本發(fā)明裝置應(yīng)用于三角形激光陀螺腔體的裝置剖視圖；

圖7為本發(fā)明裝置應(yīng)用于激光陀螺反射鏡損耗在線測量的裝置框圖；

圖8為本發(fā)明裝置應(yīng)用于激光陀螺反射鏡損耗在線測量的結(jié)果曲線；

圖9為本發(fā)明裝置應(yīng)用于激光陀螺反射鏡損耗在線測量的結(jié)果曲線(橫軸取log)，

其中附圖標(biāo)記為：1-激光陀螺腔體，2-斜通孔，3-光膠墊塊，4-減反鏡，5-密封反射鏡，11-陰極，12-陽極，13-儲(chǔ)氣孔，14-毛細(xì)孔，15-光膠面，101-光源，102-光開關(guān)，103-透鏡，104-轉(zhuǎn)角鏡，105-透鏡，106-光闌，107-波片，108-轉(zhuǎn)角鏡，109-高反腔鏡，110-待測鏡片，111-高反腔鏡，112-探測器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

本發(fā)明涉及一種激光陀螺反射鏡性能在線測量裝置，用于測量在激光陀螺運(yùn)行環(huán)境下的反射鏡性能變化，反射鏡的性能通常包括反射率(總損耗)、散射、吸收、光學(xué)常數(shù)等，本實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)激光陀螺反射鏡反射率(總損耗)的在線測量。

請參閱圖1、圖3、圖4，本實(shí)施方式待測的反射鏡對應(yīng)于四邊形激光陀螺腔體1，腔體材料為微晶玻璃，腔體外尺寸900mm*900mm，厚30mm，腔體為十面體，包含四個(gè)儲(chǔ)氣孔及對應(yīng)的光膠區(qū)，環(huán)形毛細(xì)孔，兩個(gè)陽極，一個(gè)陰極，其中儲(chǔ)氣孔直徑為Φ12mm，待測反射鏡尺寸Φ20mm，厚5mm，反射鏡入射角為45°。

在激光陀螺腔體中的儲(chǔ)氣孔兩側(cè)加工兩個(gè)斜通孔，斜通孔的直徑為6mm，兩個(gè)斜通孔的軸線的交點(diǎn)位于儲(chǔ)氣孔在對應(yīng)光膠面的中心位置，以能夠?qū)崿F(xiàn)對反射鏡中心位置的測量，斜通孔2與對應(yīng)光膠面15的夾角為45°，以便與反射鏡入射角保持一致。

光膠墊塊采用八面體結(jié)構(gòu)，采用微晶玻璃材料，包含兩個(gè)光膠面，兩個(gè)光膠面的夾角為45°，兩光膠面間有一通孔，其中一個(gè)光膠面與通孔垂直且與減反鏡光膠，該光膠面尺寸25mm*25mm，另一光膠面與激光陀螺腔體的斜通孔的端面光膠，光膠墊塊的通孔與所對應(yīng)的斜通孔軸向?qū)R，通孔長度21mm，以具有足夠的距離降低等離子體放電對減反鏡性能的影響。

減反鏡的尺寸為Φ20mm，厚5mm，采用石英玻璃材料，具有兩個(gè)工作面，其中一面是光膠面，且兩面都鍍有減反射膜，其中位于光膠面的減反射膜直徑8mm，入射角為0度時(shí)減反膜的剩余反射率不大于0.01％，以降低光路的總損耗，提高待測反射鏡損耗測量精度。另外，減反鏡中心與待測鏡片中心的距離為42mm，以具有足夠的距離降低等離子體放電對減反鏡性能的影響。

密封反射鏡的尺寸為Φ20mm，厚5mm，采用微晶玻璃材料，一面是光膠面，且鍍有高反射膜，高反射膜的直徑為7mm，膜系設(shè)計(jì)入射角為45°，在45°入射時(shí)反射率不低于99.99％。除了與斜通孔所對應(yīng)的光膠面外，激光陀螺腔體的其他剩余儲(chǔ)氣孔的光膠面都與密封反射鏡光膠，密封反射鏡的中心位于所對應(yīng)儲(chǔ)氣孔的軸線上，以實(shí)現(xiàn)對激光陀螺腔體的密封，同時(shí)保證激光陀螺正常運(yùn)行。

激光陀螺腔體的所有光膠面、斜通孔的外側(cè)端面、光膠墊塊的兩個(gè)光膠面、減反鏡的光膠面、密封反射鏡的光膠面都采用精密光學(xué)拋光，面型N不大于0.5，以保證光膠質(zhì)量與氣密性。

請參閱圖7，本實(shí)施方式所采用的反射率測量儀器為美國生產(chǎn)的采用光腔衰蕩原理的損耗儀，總損耗測量范圍1ppm～500ppm。當(dāng)裝置準(zhǔn)備進(jìn)行在線測量時(shí)，首先對待測反射鏡單獨(dú)進(jìn)行損耗測量L₀，然后將待測反射鏡光膠于斜通孔所對應(yīng)的光膠面處，反射鏡的中心位于所對應(yīng)儲(chǔ)氣孔的軸線上。將裝置通入He-Ne工作氣體，將激光陀螺專用電源連接裝置的陰極和陽極，設(shè)置放電電流1mA。將裝置置于損耗儀測試光路內(nèi)，使得激光從裝置的一側(cè)減反鏡中心穿入，沿斜通孔在待測反射鏡膜面中心反射，反射光從另一側(cè)斜通孔和減反鏡中心穿出，并在損耗儀中形成振蕩光路。待測反射鏡與減反鏡累加的總損耗值L_t，減去之前得到的反射鏡損耗值L₀，可得到減反鏡引起的損耗L_ar。點(diǎn)燃激光陀螺，實(shí)時(shí)測量總損耗結(jié)果L(t)，發(fā)現(xiàn)總損耗L(t)在激光陀螺點(diǎn)燃后呈迅速增加并隨著時(shí)間的累積增速趨于平緩，減去減反鏡引起的損耗L_ar，因此得到在激光陀螺運(yùn)行中反射鏡損耗的變化曲線，將時(shí)間進(jìn)行處理，曲線滿足線性規(guī)律。因此可根據(jù)總損耗測量結(jié)果得出的線性曲線，分析不同反射鏡鍍膜工藝和不同薄膜材料的耐等離子體轟擊能力，參閱圖8、圖9。

請同時(shí)參閱圖2、圖5、圖6，其中，圖2為三角形激光陀螺腔體結(jié)構(gòu)示意圖，圖5本發(fā)明裝置應(yīng)用于三角形激光陀螺腔體的裝置正視圖，圖6為本發(fā)明裝置應(yīng)用于三角形激光陀螺腔體的裝置剖視圖。類似四邊形激光陀螺腔體結(jié)構(gòu)，本發(fā)明針對三角形激光陀螺腔體，在激光陀螺腔體中的儲(chǔ)氣孔兩側(cè)也加工兩個(gè)斜通孔，斜通孔的直徑為6mm，兩個(gè)斜通孔的軸線的交點(diǎn)位于儲(chǔ)氣孔在對應(yīng)光膠面的中心位置，只是兩個(gè)斜通孔與對應(yīng)光膠面的夾角為30°，且光膠墊塊的兩個(gè)光膠面的夾角為30°，因此相應(yīng)的激光陀螺反射鏡性能在線測量裝置能夠在激光陀螺運(yùn)行環(huán)境下的對反射率(總損耗)、散射、吸收、光學(xué)常數(shù)等進(jìn)行在線測量，且通用于不同形狀不同大小的激光陀螺腔體和反射鏡。

綜上所述，本發(fā)明激光陀螺反射鏡性能在線測量裝置可以實(shí)時(shí)有效的觀測激光陀螺運(yùn)行中的反射鏡性能的變化，可用于反射率(總損耗)、散射、吸收、光學(xué)常數(shù)等光學(xué)性能的在線測量，為耐等離子體轟擊薄膜的研制提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)，從而有助于提高反射鏡的長期穩(wěn)定性和可靠性。