光电跟踪精度校准系统角振幅补偿方法研究

杜昌达

摘 要：某所在进行光电跟踪系统跟踪精度校准系统中信标光扫描系统设计时发现，信标光因光学系统的实际值和设计值存在差异及部分像差、彗差、安装误差等因素，会导致其中快速倾斜镜的控制量与信标光的角振幅不能完全一致，本文计划设计一种补偿试验方案将快速倾斜镜的控制量与经光学系统的角振幅量调整一致，使得系统误差在一定条件下基本恒定。

关键词：补偿解决方案;快速倾斜镜;振幅补偿

中图分类号：TN943 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）06-0235-03

0 引言

快速倾斜镜（Fast-Steering Mirror，FSM）也被称为高精度指向镜或是光束跟踪镜等，其高精度的微移动功能不仅可用于高精度光束指向，还广泛应用在干扰模拟、光束扫描、等动态场合[1]。在电、温控制晶体快速稳定变化材料尚未出现广泛应用于光学、机械等设计时，依据FSM的特性进行的高精度光学控制、标校等系统是当前的设计方案的首选[2]。本文计划设计一种补偿试验方案将快速倾斜镜的控制量与经光学系统的角振幅量调整一致，使得系统误差在一定条件下基本恒定。

4 测试方法及结果分析

本试验方法采用的激光器为功率：≥6W/20kHz，发散角：<1mrad;频率调节范围：5kHz—50kHz;功率不稳定度：<3%（RMS）。

FSM采用的是NewPort公司的300系列的VCM驱动型，其光学角度调制范围：±5mrad;线性度：±0.2%;工作頻率：0Hz—100Hz;重复定位精度：<5μrad;外部一次性标定指标10μrad;标称调制范围为-1050μrad—1050μrad。

CCD采用的是CUPRESS公司的LUPA-1300-2型高速CMOS图像传感器。测试方法及结果表2所示：

经系统标定后进行测试，发现信标光的运动频率范围为0～100Hz，最大的运动幅度不高于1050μrad，运动精度优于8urad，接近静态抖动量级，可以得出该校准方法能起到较好的补偿效果，能够用于光电跟踪设备跟踪性能的测试的结论。

5 结语

通过本文的研究结果表明，该补偿试验方法设计思路可行，并且相对通用，能够有效的应用于使用FSM的高精度光学、标校设计系统的误差补偿及标定校准，有较好的实用效果。

参考文献

[1] 刘攀.基于FSM的测试用例生成和测试优化[D].上海大学，2011.

[2] 刘敏.快速倾斜镜的模糊PID自适应控制器设计[J].光学技术，2008（2）：227-229.

[3] 刘淑华，卢亚雄，罗彤，胡渝.空间光通信中快速倾斜镜的数字控制研究[J].激光与红外，2002（3）：165-167.

[4] 余达.面阵CCD高速成像电路技术研究[D].中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所），2012.