消色差旋转双棱镜光束指向控制技术

发布时间：2017-11-14 21:13

本文关键词：消色差旋转双棱镜光束指向控制技术

【摘要】：旋转双棱镜光束指向控制机构能够在单一且简单的结构中兼顾大扫描范围、高指向精度和高响应频率。在目标朝向变化较小的应用场景中,其对于传统的光束指向控制机构,尤其是万向架式,构成了明显的比较优势和替代可能,正在展现出越来越广阔的发展前景。然而复杂的光束指向特性,却阻碍了其进一步的研究与应用。本课题针对加入了消色差光学部件的旋转双棱镜,解决和完善了部分光束指向控制技术工程难题。首先,本文针对消色差旋转双棱镜光束指向解算问题,分别推导了正向问题一级近轴近似解法、矢量折射解法和坐标变换+矢量折射解法精确解析解。以Zemax光束指向解算数据为基准,验证了三种解析解的正确性。并从适用角度范围、解算精确度和运算复杂度三个方面综合比较了前述方法。描绘并分析了两组棱镜各自转角与出射光束空间指向之间的曲线特性。在此基础上,提出了消色差旋转双棱镜反向问题解。然后,本文针对消色差旋转双棱镜扫描模式优化问题,整理了该型光束指向控制机构的光束运动规律与常见扫描模式。分析了等距螺旋扫描模式在匹配机构自身运动特性,扫描轨迹各方向分布均衡,扫描盲区大小和瞬间视场对同一空间重复覆盖率高低容易调整等方面的优点。并以兼顾无扫描盲区与瞬间视场重复覆盖率低为目标,总结了调整等距螺旋扫描模式中离散扫描点间隔和相邻螺旋轨迹间距的数学公式。还介绍了课题使用的消色差旋转双棱镜系统相关装置,并依靠实验验证了前述数学公式的正确性与有效性最后,本文针对消色差旋转双棱镜中由于系统参数失真而导致的目标成像偏差问题,利用已经获取的有关结论,提出了解耦两组棱镜各自转动如何影响目标成像最终移动的方法。总结出基于闭环反馈思路的成像对准算法。还完成了成像对准算法的仿真和实验验证,证明了其在消除“失真偏差”方面的正确性与有效性
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(光电技术研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH74

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