水平式两轴转台中库德光路的快速装调

　　1　引　言

　　水平式两轴转台有两根相互垂直的旋转轴,一根轴平行于地平面指向“南北”方向,称为经轴;另一根轴垂直于经轴指向“东西”方向,称为纬轴。视轴绕着经轴和纬轴旋转,可以指向不同的天区,继而实现对高仰角目标的跟踪测量[1-2]。在激光跟踪领域,随着激光技术的发展,对激光发射系统激光输出功率也有了更多的需求[3-7]。但激光器功率的增大,其自身的体积和重量也会增大,同时也增加了激光发射系统的复杂性。激光器发出的激光束需通过导光光路才能从激光发射系统中向预定方向发射出去[8],库德光路就是一种能够将光束转折到随轴系旋转的导光光路,且已有与水平式两轴转台组合使用的先例。通过库德光路可以使激光束随经轴和纬轴一起转动,实现激光束覆盖全天域的照射。由于经库德光路转折的激光束与其它探测器视轴之间的平行性直接影响发射激光束的准确性,因此直接对库德光路的装调是保证激光束沿跟踪测量轴精确发射到跟踪目标的关键[9]。传统库德光路装调方法的装调周期长且很难达到所需的精度要求。本文基于自准直平行光管与平面反射镜组合的自准直法提出了库德光路的装调和检测方法,该方法结合坐标变换的辅助装调模型对库德光路进行装调和检测,实现了库德光路快速高精度装调,为提高激光束发射的准确性提供了新的途径。

　　2　库德光路组成与工作原理

　　2.1　系统组成

　　水平式两轴转台库德光路主要由库德镜Ⅰ,库德镜Ⅱ,库德镜Ⅲ以及中心反射镜等组成。通过装调使库德镜Ⅰ,库德镜Ⅱ和库德镜Ⅲ与入射光线成45°的位置紧固;其中库德镜Ⅰ安装在经轴轴线上,库德镜Ⅱ,库德镜Ⅲ与库德镜Ⅰ保持相对静止,并能够一同随经轴转动。中心反射镜在经轴和纬轴的交汇处,并与经轴、纬轴、入射光线和视轴均成45°,同样能够随经轴和纬轴一起旋转,如图1所示。

　　2.2　工作原理

　　从图1可以看出,库德光路是典型的全反射光路。激光器发出的光通过调整与经轴轴线平行(即光束中心与经轴重合),由于库德镜Ⅰ与经轴相交成45°,光源发出的光照射在库德镜Ⅰ(库德镜Ⅰ足够大,光源发出的光束全部照射在库德镜Ⅰ上),光束经库德镜Ⅰ反射折转90°照射到库德镜Ⅱ上,然后由库德镜Ⅱ折转90°照射在库德镜Ⅲ上,并转折90°照射到中心反射镜上,光束经中心反射镜转折后与视轴平行,并随着经轴和纬轴的旋转照射到预定的发射方向。

　　3　库德光路的装调

　　从库德光路的组成可以看出,在装调过程中,需对各块库德镜按顺序逐个装调。本文主要针对经轴和纬轴转动精度均为2″的水平式两轴转台库德光路进行装调和检测,其中要求库德光路的光束误差控制在8″以内。