兩次反射激光掃描角度觸發(fā)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光掃描角度觸發(fā)裝置，利用反射鏡組兩次反射激光，以實(shí)現(xiàn)高精度的角度觸發(fā)，利用反射鏡組中的多塊反射鏡，以生成多個(gè)激光掃描角度觸發(fā)脈沖。
【背景技術(shù)】
[0002]高速高精度激光掃描角度觸發(fā)是深空探測(cè)、衛(wèi)星激光通信、激光成像雷達(dá)等技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)(參見(jiàn)[I]李安虎，孫建鋒，劉立人.星間激光通信光束微弧度跟瞄性能檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)原理[J].光學(xué)學(xué)報(bào)，2006,26(7):975?979.[2]李安虎，劉立人，孫建鋒.大口徑精密激光光束掃描裝置[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2009,45(1): 200?204.)。隨著軍用電子技術(shù)的發(fā)展，激光在現(xiàn)代和未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，精確測(cè)定入射激光的方向在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中具有很高的應(yīng)用價(jià)值(參見(jiàn)[3]吳海波，程玉寶，張創(chuàng)新.激光方位探測(cè)技術(shù)的分析[J].中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2010,5(2):159?164.)。實(shí)現(xiàn)高速高精度激光掃描角度觸發(fā)需要對(duì)微小掃描角度具有很快的響應(yīng)速度。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制中，對(duì)于角位置精密定位和測(cè)量已有比較成熟的方法，在角位置的測(cè)量中經(jīng)常采用圓感應(yīng)同步器或者光學(xué)軸角編碼器作為角位置傳感器，配以相應(yīng)的處理電路及顯示輸出接口，可以得到很高的測(cè)角精度，但由于這些測(cè)角設(shè)備的體積、重量和功耗都比較大，從而限制了他們的運(yùn)用(參見(jiàn)[4]張伯珩，邊川平，李露瑤等.光電位置傳感器在轉(zhuǎn)角精密定位中的應(yīng)用[J].光子學(xué)報(bào)，2001，30(4): 505?507.)。通過(guò)精確識(shí)別接收光斑的位置能夠精確計(jì)算激光照射方位，并根據(jù)成像理論進(jìn)一步計(jì)算激光入射角度，光束的角度偏移信息從而轉(zhuǎn)換為光電探測(cè)器平面上的光斑偏移量，這種由識(shí)別接收光斑位置推算出光束角度偏移信息的技術(shù)主要有CCD成像探測(cè)技術(shù)、四象限探測(cè)技術(shù)等。(參見(jiàn)[5]陳云亮，于思源，馬晶等.一種新型的衛(wèi)星光通信高速跟瞄探測(cè)裝置[J].光電子.激光，2005,16(5):596?600.[6]吳海波，程玉寶，張創(chuàng)新.激光方位探測(cè)技術(shù)的分析[J].中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2010,5(2):159?164.[7]高紫俊，董麗麗，孟麗艷等.四象限探測(cè)器高精度定位算法研究[J].光電子.激光，2013,24(12):2314?2321.)。先前技術(shù)(周煜，激光光束掃描角度觸發(fā)裝置，公開(kāi)號(hào):CN105137595A)中描述了一種激光光束掃描角度觸發(fā)裝置，但該裝置在每次掃描角度觸發(fā)過(guò)程中，反射鏡組僅反射激光一次，光收發(fā)結(jié)構(gòu)接收的掃描角度觸發(fā)光信號(hào)偏轉(zhuǎn)角僅為激光掃描振鏡掃描角的4倍，激光掃描角度觸發(fā)精度不夠高，并且在激光掃描振鏡掃描的一個(gè)周期內(nèi)只能生成兩個(gè)或四個(gè)激光光束掃描角度觸發(fā)脈沖，在應(yīng)用的過(guò)程中具有一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種兩次反射激光掃描角度觸發(fā)裝置，以高速激光掃描振鏡為基礎(chǔ)，在每次觸發(fā)過(guò)程中，反射鏡組兩次反射激光，能夠?qū)崿F(xiàn)高速高精度的激光掃描角度觸發(fā)，并且在掃描振鏡掃描的一個(gè)周期內(nèi)可以生成多個(gè)激光掃描角度觸發(fā)脈沖，具有很大的靈活性和實(shí)用性，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不需要復(fù)雜的后續(xù)處理算法，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0005]一種激光掃描角度觸發(fā)裝置，其特點(diǎn)在于其構(gòu)成包括了激光光源、光收發(fā)結(jié)構(gòu)、偏振分束器、二分之一玻片、光路反射鏡、激光掃描振鏡、反射鏡組、光電探測(cè)器和模擬除法器。所述的激光光源輸出激光，經(jīng)光收發(fā)結(jié)構(gòu)后分為兩路，一路作為激光功率參考信號(hào)，由所述的光收發(fā)結(jié)構(gòu)輸出到光電探測(cè)器上轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸入到所述的模擬除法器上；另一路經(jīng)過(guò)光收發(fā)結(jié)構(gòu)出射到偏振分束器上，透過(guò)偏振分束器的水平偏振光經(jīng)四分之一玻片后變成圓偏振光出射到激光掃描振鏡上，當(dāng)該反射激光與反射鏡組的反射面垂直時(shí)，反射鏡組將反射激光原路返回，透過(guò)四分之一玻片變成垂直偏振光，經(jīng)偏振分束器反射到光路反射鏡上，經(jīng)光路反射鏡反射回偏振分束器，由偏振分束器反射，透過(guò)四分之一玻片變成圓偏振光出射到所述的激光掃描振鏡上，該反射激光與反射鏡組的反射面垂直，反射鏡組將反射激光原路返回，透過(guò)四分之一玻片變成水平偏振光，經(jīng)偏振分束器透射，由光收發(fā)結(jié)構(gòu)輸出掃描角度觸發(fā)光信號(hào)到光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換為掃描角度觸發(fā)脈沖電信號(hào)，模擬除法器將光電探測(cè)器上輸出的兩路電信號(hào)進(jìn)行除法運(yùn)算，消除激光光源輸出功率波動(dòng)的影響，輸出穩(wěn)定的激光掃描角度觸發(fā)脈沖電信號(hào)。
[0006]所述的偏振分束器透過(guò)水平偏振光，反射垂直偏振光。
[0007]所述的光路反射鏡的反射面與偏振分束器出射垂直偏振光的端面平行。
[0008]所述的四分之一玻片的快軸與偏振分束器的光軸夾角為45°或135°。
[0009]所述的反射鏡組由第一反射鏡M1、第二反射鏡M2、……、第η-1反射鏡Mh和第η反射鏡1組成，η大于等于I;上述部件的位置關(guān)系如下:第一反射鏡M1與第二反射鏡跑的夾角為
βι，......，第η-1反射鏡與第η反射鏡的夾角為、......、an-:L與αη為設(shè)定的觸發(fā)角度，
當(dāng)激光掃描振鏡掃描到與第一反射鏡見(jiàn)反射面的夾角為<^時(shí)，激光掃描振鏡反射的激光垂直第一反射鏡M1反射面，第一反射鏡見(jiàn)原路返回激光；當(dāng)激光掃描振鏡繼續(xù)掃描一個(gè)角度T I時(shí)，激光掃描振鏡與第二反射鏡M2反射面的夾角為C12，激光掃描振鏡反射的激光垂直第二反射鏡跑反射面，第二反射鏡跑原路返回激光;激光掃描振鏡繼續(xù)掃描，當(dāng)從第η-1反射鏡Mn-1繼續(xù)掃描一個(gè)角度γ η-ι時(shí)，激光掃描振鏡與第η反射鏡Mn反射面的夾角為an，激光掃描振鏡反射的激光垂直第η反射鏡Mn反射面，第η反射鏡MJI路返回激光;其中，設(shè)定的觸發(fā)角度αη的取值范圍為0°到90°之間，激光掃描振鏡掃描的角度之和γ:+ γ 2+……+ γ ^的取值范圍由激光掃描振鏡的掃描能力決定，應(yīng)在激光掃描振鏡最大掃描角的范圍內(nèi)；其中，αη、αη—1、γ η-1與βη-1之間的角度關(guān)系為:
[0010]an-an—i+γ η—ι+βη—I = 180。
[0011]本發(fā)明具有如下特點(diǎn):
[0012]1、本發(fā)明所述的光路反射鏡的反射面與偏振分束器的出射面相平行，在每次觸發(fā)過(guò)程中，可以將偏振分束器輸出的激光返回到偏振分束器上，以實(shí)現(xiàn)激光在反射鏡組上2次反射，激光在激光掃描振鏡上4次反射。
[0013]2、所述的四分之一玻片的快軸與偏振分束器的光軸夾角為45°或135°，四分之一玻片將經(jīng)偏振分束器透射和反射的偏振光變?yōu)閳A偏振光，讓激光在反射鏡組上2次反射，激光在激光掃描振鏡上4次反射。
[0014]3、本發(fā)明所述的光電探測(cè)器將光收發(fā)結(jié)構(gòu)接收的角度觸發(fā)信號(hào)和激光器功率參考信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸出到模擬除法器中進(jìn)行除法運(yùn)算，可以大大降低激光光源輸出激光功率波動(dòng)對(duì)掃描角度觸發(fā)脈沖信號(hào)的影響，并且模擬除法器相對(duì)于數(shù)字除法器來(lái)說(shuō)不需要復(fù)雜的算法實(shí)現(xiàn)，響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)效果:
[0016]1、本發(fā)明所述的反射鏡組在一次觸發(fā)過(guò)程中兩次反射激光至激光掃描振鏡，激光掃描振鏡反射激光4次，光收發(fā)結(jié)構(gòu)接收的掃描角度觸發(fā)光信號(hào)偏轉(zhuǎn)角為激光掃描振鏡掃描角的8倍，可以實(shí)現(xiàn)高精度的掃描角度觸發(fā)。
[0017]2、本發(fā)明所述的反射鏡組由多塊反射鏡共同組成，可以在激光光束掃描一個(gè)周期內(nèi)生成多個(gè)掃描角度觸發(fā)脈沖信號(hào)，具有很大的靈活性。
[0018]3、本發(fā)明所述的光電探測(cè)器將光收發(fā)結(jié)構(gòu)接收的角度觸發(fā)信號(hào)和激光器功率參考信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸出到模擬除法器中進(jìn)行除法運(yùn)算，最終輸出穩(wěn)定的激光掃描角度觸發(fā)電信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明兩次反射激光掃描角度觸發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2為本發(fā)明兩次反射激光掃描角度觸發(fā)裝置中反射鏡組的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0022]先參閱圖1，圖1是本發(fā)明兩次反射激光掃描角度觸發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)圖。由圖1可見(jiàn)，本發(fā)明兩次反射激光掃描角度觸發(fā)裝置，其構(gòu)成包括:激光光源U、光收發(fā)結(jié)構(gòu)12、偏振分束器13、二分之一玻片14、光路反射鏡15、激光掃描振鏡16、反射鏡組17、光電探測(cè)器18和模擬除法器19。上述部件位置關(guān)系如下:
[0023]所述的激光光源11的輸出端21與所述的光收發(fā)結(jié)構(gòu)12的輸入端相連，該光收發(fā)結(jié)構(gòu)12的第一輸出端22與所述的光電探測(cè)器18的第一輸入端相連，該光電探測(cè)器18的第一輸出端25與所述的模擬除法器19的第一輸入端相連;所述的光收發(fā)結(jié)構(gòu)12的第二輸出端24與所述的光電探測(cè)器18的第二輸入端相連，該光電探測(cè)器18的第二輸出端26與所述的模擬除法器19的第二輸入端相連；
[0024]所述的激光光源11通過(guò)輸出端21輸出激光，經(jīng)所述的光收發(fā)結(jié)構(gòu)12后分為兩路，一路作為激光功率參考信號(hào)，由所述的光收發(fā)結(jié)構(gòu)12的第一輸出端22輸出到光電探測(cè)器18上轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸入到所述的模擬除法器19的第一輸入端25;另一路經(jīng)過(guò)光收發(fā)結(jié)構(gòu)12的端口 23出射到所述的偏振分束器13上，透過(guò)偏振分束器13的水平偏振光經(jīng)四分之一玻片14后變成圓偏振光出射到所述的激光掃描振