利用折光棱鏡與復合次鏡同軸卡塞?格林折疊腔光路系統的制作方法
本發明涉及光電技術領域，特別是涉及一種適用于光學監測儀器設備的利用折光棱鏡與復合次鏡同軸卡塞-格林折疊腔光路系統。
背景技術：
在光電監測儀器設備中，監測光光源的光譜、功率、偏振等特性直接影響光學監測儀器性能參數指標，因此檢測儀器在工作前后多要對檢測光進行標定。通常做法是從監測光中分離出一小部分光作為光源參考光，通過電子回路來控制光學監測儀器的光源，通用光學儀器光源的發射、目標反(散)射信號接收(即外部監測光)，及光源監控參考信號的發射接收(即內部參考光)，多設計為幾個獨立的光學通道，系統光源監控信號多是從發射光路中，另行設置一套參考光路及接收系統，通過截取一部分光源光能量構成，如圖1所示，在卡塞-格林折疊腔發射系統光路中，設置有一套獨立的參考光路及接收系統，分光鏡13從發射光源中分出部分光作為光源的內參考光，經聚焦鏡14聚焦到光電探測器11上，用作對光源系統監控的內參考光。這種多光路分光模式設計光學系統，光學通道非共軸，各光路通道光學元器件分立，造成光學儀器設備結構復雜，光信號互有干擾，穩定性及可靠性低，裝調困難，特別對于一些只在檢測前、后標定一次光源光譜功率特性的檢測儀器更是如此。
因此亟需提供一種新型的卡塞-格林折疊腔光路系統來解決上述問題。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種利用折光棱鏡與復合次鏡同軸卡塞-格林折疊腔光路系統，將發射光源內參考光通道、外部監測光接收通道集成為單一的共軸光學系統，統一并優化了儀器光路與電路設計。
為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種利用折光棱鏡與復合次鏡同軸卡塞-格林折疊腔光路系統，包括光源、擴束準直鏡、第一折疊腔反射鏡、第二折疊腔反射鏡、卡塞次反射鏡、卡塞主反射鏡、光電探測器依次組成的卡塞-格林折疊腔光路系統，緊貼第二折疊腔反射鏡一側與卡塞次反射鏡之間設有折光棱鏡，第二折疊腔發射鏡的中心設有一透光區域，卡塞次反射鏡為中心透光、邊緣反光的反射-透射復合透鏡；
光源發射的光線經過卡塞-格林折疊腔光路系統發射-接收后形成外部目標監測信號光束，透過第二折疊腔反射鏡透光區域的部分光線被折光棱鏡折射形成光源監控標定用內參考光束，光源內參考光束經折光棱鏡折光后，與外監測光束的光軸共軸。
在本發明一個較佳實施例中，在卡塞次反射鏡與折光棱鏡之間還設有外光-內光切換板，用于光源監控標定用內參考光束與外部目標監測信號光束的切換，實現光學監測儀器的監控標定校準。
進一步的，卡塞次反射鏡為中心區域不鍍膜或鍍有光學增透膜、邊緣鍍有光反射膜的凸面鏡。
進一步的，第二折疊腔反射鏡為邊緣鍍有光反射膜的凹面鏡。
進一步的，第二折疊腔反射鏡的透光區域為通光小孔或鍍有光學增透膜的透光區域。
進一步的，折光棱鏡采用三棱鏡，其一透光直角邊與斜邊鍍有光學增透膜。
進一步的，光源為任意種類任意波長的發射光源。
本發明的有益效果是：
(1)本發明從折疊腔一端小孔透過的部分光，經折光棱鏡折光后，形成一束與系統光軸平行的光源標定參考用內光束，被卡塞-格林系統反-透射復合透鏡透射會聚，入射到用于接收外部監測光的同一個光電探測器上，形成監控系統光源的內參考光電信號，有效利用了卡塞-格林望遠系統中心空間盲區內遮擋失效的光能，提高了光能利用率；
(2)本發明將發射光源內參考光通道、外部監測光接收通道集成為單一的共軸光學系統，由同一套光學與光電系統接收并進行數據處理，統一并優化了儀器設備光學與電路設計，提高了儀器設備集成度與穩定可靠性，簡化了儀器設備的安裝與調試，縮小了儀器設備的體積，同時減輕了重量，便于儀器設備的維護使用。
附圖說明
圖1是現有技術中所述卡塞-格林折疊腔發射系統的光路示意圖；
圖2是本發明利用折光棱鏡與復合次鏡同軸卡塞折疊腔光路一較佳實施例的光路示意圖；
圖3是所述卡塞次反射鏡的正視圖；
圖4是圖3的側視圖；
圖5是所述第二折疊腔反射鏡的正視圖；
圖6是圖5的側視圖；
圖7是所述折光棱鏡的折光示意圖；
圖8是所述外部監測光接收通道的光路示意圖；
圖9是所述內參考光通道的光路示意圖；
附圖中各部件的標記如下：1、光源，2、擴束準直鏡，3、第一折疊腔反射鏡，4、卡塞主反射鏡，5、卡塞次反射鏡，6、外光-內光切換板，7、折光棱鏡，8、第二折疊腔反射鏡，9、被監測目標反射光，10、外部目標監測信號光束，11、光電探測器，12、光源監控標定用內參考光束，13、分光鏡，14、聚焦鏡，15、目標反射體，16、通光小孔。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
請參閱圖2，本發明實施例包括：
一種利用折光棱鏡與復合次鏡同軸卡塞-格林折疊腔光路系統，包括光源1、擴束準直鏡2、第一折疊腔反射鏡3、第二折疊腔反射鏡8、卡塞次反射鏡5、卡塞主反射鏡4、光電探測器11依次組成的卡塞-格林折疊腔光路系統，緊貼第二折疊腔反射鏡4一側與卡塞次反射鏡5之間的折光棱鏡7，第二折疊腔反射鏡8的中心設有一透光區域，卡塞次反射鏡5為中心透光、邊緣反光的反射-透射復合透鏡；光源發射的光線經過卡塞-格林折疊腔光路系統發射-接收形成外部目標監測信號光束10，光源1發射的部分光線透過第二折疊腔反射鏡8的透光區域被折光棱鏡7折射形成光源監控標定用內參考光束12，光源內參考光束經折光棱鏡7折光后，與外監測光束的光軸共軸。在卡塞次反射鏡5與折光棱鏡7之間還設有外光-內光切換板6，用于切換光源監控標定用內參考光束12與外部目標監測信號光束10，實現光學監測儀器的使用與監控標定校準。
所述光源1為任意種類任意波長的發射光源。第一折疊腔反射鏡3與第二折疊腔反射鏡8均為凹面鏡，其中，第二折疊腔反射鏡8為邊緣鍍有光反射膜的凹面鏡，中心處的透光區域為通光小孔16或鍍有光學增透膜的透光區域。如圖5和圖6所示，第二折疊腔反射鏡8中心處為通光小孔。結合圖3和圖4，卡塞次反射鏡5為凸面鏡，中心區域不鍍膜或鍍有光學增透膜，邊緣鍍有光反射膜。優選的，折光棱鏡7采用三棱鏡，請參閱圖7，其一透光直角邊與斜邊鍍有光學增透膜。
結合圖8，從光源1發出的光能經擴束準直鏡2擴束準直后，光束到達第一折疊腔反射鏡3經反射到達第二折疊腔反射鏡8再被反射輸出，形成外部目標監測信號光束10，光束到達被監測目標后，光能被目標反射體15反射或散射返回，形成被測目標的外監測光9并被卡塞主反射鏡4、卡塞次反射鏡5接收并會聚到光電探測器11上，形成外監測目標光電信號，由數據系統進行處理輸出，此為外部監測光接收通道的光路系統。結合圖9，由于第二折疊腔反射鏡8中心開有通光小孔16，部分監測光透過通光小孔16形成了光源監控標定用內參考光束12，內光束經折光棱鏡7轉折方向后到達卡塞次反射鏡5，被卡塞次反射鏡5聚焦會聚到同一光電探測器11上，形成光源監控標定用內參考光信號，由同一個數據系統進行處理，此為內參考光通道的光路系統。內、外光束切換由機械裝置帶動外光-內光切換板6完成。
具體實施時，根據儀器設備技術指標要求，確定系統監測光源波長及功率，根據被監測目標光學特征計算反射、散射光信號強度，設計卡塞-格林接收系統主、次反射鏡光學口徑，計算第一折疊腔反射鏡3、第二折疊腔反射鏡8、反射-透射復合透鏡的透射反射光面積。在一較佳實施例中，被監測目標距離50m，監測用光源1的波長為420nm，輸出功率為50mw，內參考光設計提取光源輸出功率的5％即2.5mw。第一折疊腔反射鏡3的直徑為
然后進行光學系統共軸調整：將三棱鏡7固定于第二折疊腔反射鏡8平面小孔中心位置上，將光源1、擴束準直透鏡2、第一折疊腔反射鏡3、第二折疊腔反射鏡8、內光外光切換板6及卡塞主反射鏡4、卡塞次反射鏡5、光電探測器11依次安置在底板相應位置，將目標反射體15——光反射鏡安置于30m外臺架上，并使之與卡塞-格林望遠系統光學同軸。將內光外光切換板6切換到外光位置，接通系統光源，調節光出射方向、調節擴束準直鏡2、第一折疊腔反射鏡3、第二折疊腔反射鏡8使發射光源平行并均勻照射到目標反射體15光反射鏡上，從卡塞-望遠系統接收目標反射鏡信號光，重復細調上述各光學元器件，使卡塞-格林系統接收會聚的目標信號光最強，固定上述各光學元器件。遮擋光反射鏡，將內光外光切換板6切換到內光位置，第二折疊腔反射鏡8的小孔透光，仔細重復調節三棱鏡的方向位置，使通過反射-透射復合透鏡中心并會聚到光電探測器11的內參考光信號最強，固定各組光學元器件，使光路系統處于最佳狀態。
本發明將折疊腔光路中靠近卡塞-格林接收鏡的第二折疊腔反射鏡8中心開一小孔，緊貼小孔放置一光學三棱鏡，并且將卡塞-格林系統次反射鏡設計成反射-透射復合透鏡，利用光學三棱鏡折光原理，將卡塞-格林接收光路中心盲區遮擋失效的光，用作系統光源特性監控標定用的內參考光，與卡塞-格林折疊腔組成內部參考光與外部監測光共軸的單一同軸光學發射-接收系統，由同一套光學與光電系統接收并數據處理，統一并優化了儀器光路電路設計，提高了儀器設備的集成度與可靠性，簡化了儀器設備安裝調試過程，縮小減輕了儀器設備體積重量。
以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊！