本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及提高光束平行度的拼接型準(zhǔn)直鏡設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
以下對本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)背景進行說明，但這些說明并不一定構(gòu)成本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。
隨著人類活動領(lǐng)域向太空的擴展，對空間目標(biāo)的研究越來越重要。光學(xué)手段在空間目標(biāo)探測方面有得天獨厚的優(yōu)勢?？臻g目標(biāo)輻射、散射特性獲取手段主要包括地基數(shù)據(jù)驗證方法和天基數(shù)據(jù)驗證方法。天基光電設(shè)備實現(xiàn)天基數(shù)據(jù)獲取，如哈勃等，其缺點是成本最大，且實現(xiàn)技術(shù)難度大。地基觀測主要采用在地面建立大口徑的觀察站，通過測量已知恒星星等對探測器進行標(biāo)定，進而實現(xiàn)空間目標(biāo)的星等測量，換算得到目標(biāo)的亮度信息。該方法成本較大，而且容易受天氣等環(huán)境影響。而且太陽光白天照射到地球上，由于大氣和地球自轉(zhuǎn)的影響，無法直接利用太陽光研究目標(biāo)的各種照射特性。需要研究太陽模擬技術(shù)來研制大口徑的太陽模擬器，近似模擬太陽的光譜、輻射強度、長時間穩(wěn)定性和發(fā)散角。
太陽模擬器可以模擬真實太陽的發(fā)光特性，用于模擬地球外層空間太陽光輻射，能夠在在地面實驗室內(nèi)逼真再現(xiàn)空間環(huán)境太陽輻照的準(zhǔn)直性、均勻性和光譜特性。準(zhǔn)直鏡是將發(fā)散的均勻光束變成接近平行光的必須裝置，理想的準(zhǔn)直鏡應(yīng)采用二次拋物面，但由于系統(tǒng)輸出光束直徑較大，大口徑準(zhǔn)直鏡難以加工，且成本高昂，用多塊單元準(zhǔn)直鏡拼接而成的方法。
因拋物面準(zhǔn)直鏡加工成本較高，一般不考慮用多塊拋物面單元準(zhǔn)直鏡拼接組成拋物面，目前通用的做法是采用多塊曲率半徑相同的準(zhǔn)直鏡拼接成球面準(zhǔn)直鏡。但對于口徑越大的準(zhǔn)直鏡，采用單元準(zhǔn)直鏡拼接成的球面準(zhǔn)直鏡與理想的拋物面準(zhǔn)直鏡偏差遠(yuǎn)大，導(dǎo)致系統(tǒng)準(zhǔn)直角較大，光束平行度較差。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出提高光束平行度的拼接型準(zhǔn)直鏡設(shè)計方法，能夠減小拼接準(zhǔn)直鏡與理想準(zhǔn)直鏡的偏差，從而減小太陽模擬器系統(tǒng)的準(zhǔn)直角，提高光束平行度。
本發(fā)明提高光束平行度的拼接型準(zhǔn)直鏡設(shè)計方法，包括：
s1、根據(jù)太陽模擬器的口徑，確定拼接型準(zhǔn)直鏡的理想拋物面；
s2、將所述理想拋物面劃分成若干個準(zhǔn)直鏡塊，并擬合每個準(zhǔn)直鏡塊的曲率半徑；
s3、針對每個準(zhǔn)直鏡塊：從所有的光學(xué)樣板中獲取與所述準(zhǔn)直鏡塊的曲率半徑最接近的光學(xué)樣板作為該準(zhǔn)直鏡塊的工作樣板，并以所述工作樣板加工該準(zhǔn)直鏡塊的單元準(zhǔn)直鏡；
s4、按照每個準(zhǔn)直鏡塊之間的位置關(guān)系，將每個準(zhǔn)直鏡塊的單元準(zhǔn)直鏡拼接在一起，得到拼接型準(zhǔn)直鏡。
優(yōu)選地，預(yù)先設(shè)置曲率半徑誤差限，當(dāng)光學(xué)樣板的曲率半徑與準(zhǔn)直鏡塊的曲率半徑之間的偏差不超過所述曲率半徑誤差限時，將該光學(xué)樣板作為所述準(zhǔn)直鏡塊的工作樣板。
優(yōu)選地，所述偏差是指單元準(zhǔn)直鏡的曲率半徑與準(zhǔn)直鏡塊的曲率半徑之間的絕對誤差或相對誤差。
本發(fā)明采用多塊不同曲率半徑的單元準(zhǔn)直鏡拼接組成近似拋物面準(zhǔn)直鏡，并且單元準(zhǔn)直鏡的曲率半徑根據(jù)拋物面上對應(yīng)準(zhǔn)直鏡塊的擬合曲率半徑確定，能夠減小拼接準(zhǔn)直鏡與理想準(zhǔn)直鏡的偏差，從而減小太陽模擬器系統(tǒng)的準(zhǔn)直角，提高光束平行度。
附圖說明
通過以下參照附圖而提供的具體實施方式部分，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將變得更加容易理解，在附圖中：
圖1是示出本發(fā)明提高光束平行度的拼接型準(zhǔn)直鏡設(shè)計方法的流程示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖對本發(fā)明的示例性實施方式進行詳細(xì)描述。對示例性實施方式的描述僅僅是出于示范目的，而絕不是對本發(fā)明及其應(yīng)用或用法的限制。
如圖1所示，本發(fā)明提高光束平行度的拼接型準(zhǔn)直鏡設(shè)計方法，包括：
s1、根據(jù)太陽模擬器的口徑，確定拼接型準(zhǔn)直鏡的理想拋物面；
s2、將所述理想拋物面劃分成若干個準(zhǔn)直鏡塊，并擬合每個準(zhǔn)直鏡塊的曲率半徑；
s3、針對每個準(zhǔn)直鏡塊：從所有的光學(xué)樣板中獲取與所述準(zhǔn)直鏡塊的曲率半徑最接近的光學(xué)樣板作為該準(zhǔn)直鏡塊的工作樣板，并以所述工作樣板加工該準(zhǔn)直鏡塊的單元準(zhǔn)直鏡；
s4、按照每個準(zhǔn)直鏡塊之間的位置關(guān)系，將每個準(zhǔn)直鏡塊的單元準(zhǔn)直鏡拼接在一起，得到拼接型準(zhǔn)直鏡。
光學(xué)樣板為本領(lǐng)域常用的光學(xué)平板，國家標(biāo)準(zhǔn)和地方以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對光學(xué)樣板有規(guī)范性的要求。光學(xué)樣板的結(jié)構(gòu)以及加工和質(zhì)量要求等方面的差異不影響本發(fā)明技術(shù)方案的實施，因此本發(fā)明對此不做具體限定。
與現(xiàn)有技術(shù)采用曲率半徑相同的單元準(zhǔn)直鏡拼接形成球面準(zhǔn)直鏡相比，本發(fā)明采用多塊不同曲率半徑的單元準(zhǔn)直鏡，并且單元準(zhǔn)直鏡的曲率半徑根據(jù)拋物面上對應(yīng)準(zhǔn)直鏡塊的擬合曲率半徑確定，拼接得到的拋物面鏡的形狀與準(zhǔn)直鏡的理想二次拋物面形狀更接近，因此能夠減小拼接準(zhǔn)直鏡與理想準(zhǔn)直鏡的偏差，從而減小太陽模擬器系統(tǒng)的準(zhǔn)直角，提高光束平行度。
若每個準(zhǔn)直鏡塊的單元準(zhǔn)直鏡的曲率半徑與該準(zhǔn)直鏡塊的曲率半徑完全相同，拼接得到的準(zhǔn)直鏡與理想準(zhǔn)直鏡的偏差最小。在實際應(yīng)用過程中，當(dāng)能夠獲取的光學(xué)樣板的尺寸種類和數(shù)量有限的情況下，往往難以保證每個單元準(zhǔn)直鏡的曲率半徑都與對應(yīng)準(zhǔn)直鏡塊的曲率半徑相等，此時為了盡量提高拼接準(zhǔn)直鏡與理想準(zhǔn)直鏡的偏差，應(yīng)使每個準(zhǔn)直鏡塊的單元準(zhǔn)直鏡的曲率半徑應(yīng)該盡可能地接近該準(zhǔn)直鏡塊的曲率半徑。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，步驟s3中提及的所有光學(xué)樣板并非限定是一個特殊范圍的準(zhǔn)直鏡，而是指在實際應(yīng)用過程中能夠獲得的各種尺寸和數(shù)量的光學(xué)樣板。
當(dāng)不便于獲得與準(zhǔn)直鏡塊的曲率半徑相等的光學(xué)樣板時，為了盡量使準(zhǔn)直鏡塊的單元準(zhǔn)直鏡的曲率半徑與準(zhǔn)直鏡塊盡量接近，可以預(yù)先設(shè)置曲率半徑誤差限，當(dāng)光學(xué)樣板的曲率半徑與準(zhǔn)直鏡塊的曲率半徑之間的偏差不超過該曲率半徑誤差限時，將該光學(xué)樣板作為準(zhǔn)直鏡塊的工作樣板。優(yōu)選地，該偏差可以是指光學(xué)樣板的曲率半徑與準(zhǔn)直鏡塊的曲率半徑之間的絕對誤差，例如光學(xué)樣板的曲率半徑與準(zhǔn)直鏡塊的曲率半徑之差的絕對值，也可以是相對誤差，例如光學(xué)樣板的曲率半徑與準(zhǔn)直鏡塊的曲率半徑之差的絕對值與準(zhǔn)直鏡塊的曲率半徑之比。
雖然參照示例性實施方式對本發(fā)明進行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于文中詳細(xì)描述和示出的具體實施方式，在不偏離權(quán)利要求書所限定的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對所述示例性實施方式做出各種改變。