光電跟蹤精度校準系統角振幅補償方法研究

杜昌達

摘 要：某所在進行光電跟蹤系統跟蹤精度校準系統中信標光掃描系統設計時發現，信標光因光學系統的實際值和設計值存在差異及部分像差、彗差、安裝誤差等因素，會導致其中快速傾斜鏡的控制量與信標光的角振幅不能完全一致，本文計劃設計一種補償試驗方案將快速傾斜鏡的控制量與經光學系統的角振幅量調整一致，使得系統誤差在一定條件下基本恒定。

關鍵詞：補償解決方案;快速傾斜鏡;振幅補償

中圖分類號：TN943 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）06-0235-03

0 引言

快速傾斜鏡（Fast-Steering Mirror，FSM）也被稱為高精度指向鏡或是光束跟蹤鏡等，其高精度的微移動功能不僅可用于高精度光束指向，還廣泛應用在干擾模擬、光束掃描、等動態場合[1]。在電、溫控制晶體快速穩定變化材料尚未出現廣泛應用于光學、機械等設計時，依據FSM的特性進行的高精度光學控制、標校等系統是當前的設計方案的首選[2]。本文計劃設計一種補償試驗方案將快速傾斜鏡的控制量與經光學系統的角振幅量調整一致，使得系統誤差在一定條件下基本恒定。

4 測試方法及結果分析

本試驗方法采用的激光器為功率：≥6W/20kHz，發散角：<1mrad;頻率調節范圍：5kHz—50kHz;功率不穩定度：<3%（RMS）。

FSM采用的是NewPort公司的300系列的VCM驅動型，其光學角度調制范圍：±5mrad;線性度：±0.2%;工作頻率：0Hz—100Hz;重復定位精度：<5μrad;外部一次性標定指標10μrad;標稱調制范圍為-1050μrad—1050μrad。

CCD采用的是CUPRESS公司的LUPA-1300-2型高速CMOS圖像傳感器。測試方法及結果表2所示：

經系統標定后進行測試，發現信標光的運動頻率范圍為0～100Hz，最大的運動幅度不高于1050μrad，運動精度優于8urad，接近靜態抖動量級，可以得出該校準方法能起到較好的補償效果，能夠用于光電跟蹤設備跟蹤性能的測試的結論。

5 結語

通過本文的研究結果表明，該補償試驗方法設計思路可行，并且相對通用，能夠有效的應用于使用FSM的高精度光學、標校設計系統的誤差補償及標定校準，有較好的實用效果。

參考文獻

[1] 劉攀.基于FSM的測試用例生成和測試優化[D].上海大學，2011.

[2] 劉敏.快速傾斜鏡的模糊PID自適應控制器設計[J].光學技術，2008（2）：227-229.

[3] 劉淑華，盧亞雄，羅彤，胡渝.空間光通信中快速傾斜鏡的數字控制研究[J].激光與紅外，2002（3）：165-167.

[4] 余達.面陣CCD高速成像電路技術研究[D].中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所），2012.