本發(fā)明涉及一種星光、定標(biāo)光耦合調(diào)節(jié)裝置，具體涉及一種用于天文觀測的光纖光譜儀星光及定標(biāo)光導(dǎo)入耦合系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

光譜觀測作為現(xiàn)代天文學(xué)的重要觀測手段，各類光譜儀幾乎成為光學(xué)、紅外望遠(yuǎn)鏡的標(biāo)配儀器。為了精確測定光譜的多普勒頻移，保證光譜觀測的穩(wěn)定性，很多天文望遠(yuǎn)鏡都使用光纖將星光從望遠(yuǎn)鏡焦點(diǎn)處引入到安放在穩(wěn)定平臺上的光譜儀中。為了使光譜儀能夠觀測到更多更暗的天文目標(biāo)，提高光纖的星光耦合效率是非常必要的。星光耦合就是將天文望遠(yuǎn)鏡通過主副鏡收集到的目標(biāo)光（星光）導(dǎo)入到光纖中，并通過光纖傳導(dǎo)到光譜儀本體中。由于光譜觀測需要精確標(biāo)定光譜的波段范圍，因此在將星光通過光纖引入光譜儀觀測時還必須將定標(biāo)光束引入光譜儀進(jìn)行定標(biāo)。定標(biāo)光耦合就是將定標(biāo)燈發(fā)出的光束引入光譜儀。

本發(fā)明就是提供一種可以將星光和定標(biāo)光高效準(zhǔn)確耦合到光纖中的裝置與方法。星光和定標(biāo)光在進(jìn)入本裝置前具有專門的切換裝置，該裝置與本發(fā)明無關(guān)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種天文望遠(yuǎn)鏡星光、定標(biāo)光耦合調(diào)節(jié)裝置。本發(fā)明能夠?qū)⑿枪夂投?biāo)光高效準(zhǔn)確耦合到光纖中，以輸入光譜儀本體中。

完成上述發(fā)明任務(wù)的技術(shù)方案是，一種天文望遠(yuǎn)鏡星光、定標(biāo)光耦合調(diào)節(jié)裝置，星光或定標(biāo)燈光通過光纖輸入到光譜儀，其特征在于，所述星光或定標(biāo)燈光進(jìn)入該光纖的結(jié)構(gòu)是：星光或定標(biāo)燈光通過反射鏡上的小孔耦合在微透鏡的焦點(diǎn)上（即星光或定標(biāo)燈光聚焦的焦點(diǎn)正好在微透鏡的焦點(diǎn)上）；所述反射鏡相對入射光傾斜5-8°；未能通過反射鏡小孔的軸外光被反射鏡反射到帶有鏡頭的ccd相機(jī)中，在ccd相機(jī)中成像后的星光為耦合裝置提供實(shí)時反饋信號，使望遠(yuǎn)鏡可以用閉環(huán)方式跟蹤天體，保證星光可以在觀測過程準(zhǔn)確耦合到光纖中。

所述光纖與所述耦合調(diào)節(jié)裝置的固定方式是：光纖端面研磨后與微透鏡用專用光學(xué)膠粘合在一起。

帶微透鏡的光纖放置在一根空心不銹鋼管內(nèi)，空隙使用軟質(zhì)材料填充，以固定和保護(hù)光纖；該不銹鋼管通過高精度關(guān)節(jié)軸承與外殼相連。

該耦合調(diào)節(jié)裝置上還設(shè)有位移鎖緊機(jī)構(gòu)（說明書圖件3）、導(dǎo)向塊（說明書圖件4）、井字形二維平移導(dǎo)軌（說明書圖件5）、關(guān)節(jié)軸承（說明書圖件6）、位移調(diào)整螺釘（說明書圖件13）、軸向位移調(diào)整螺母（說明書圖件14）、連接板（說明書圖件15）、傾斜鎖緊螺釘（說明書圖件16）及傾斜調(diào)整螺釘（說明書圖件18）。各部件均以空心不銹鋼管中心軸為軸線安裝，其中關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈安裝在不銹鋼管上，外圈通過軸承座安裝在連接板15上，傾斜精密調(diào)整螺釘通過連接座與軸承座相連。傾斜鎖緊螺釘16安裝在軸承座上，傾斜調(diào)整完畢后可以通過鎖緊螺釘16進(jìn)行鎖緊。井型導(dǎo)軌5安裝在連接板15上。位移精密調(diào)整螺釘13通過連接座，導(dǎo)向塊4安裝在不銹鋼管上。位移調(diào)整完成后，可以通過鎖緊機(jī)構(gòu)3進(jìn)行鎖緊。

換言之，本發(fā)明星光定標(biāo)光耦合調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)見附圖1：這是一個具有多維調(diào)節(jié)功能的耦合機(jī)構(gòu)。如圖所示：星光或者定標(biāo)光通過反射鏡上的小孔耦合在微透鏡的焦點(diǎn)上（即星光或定標(biāo)燈光聚焦的焦點(diǎn)正好在微透鏡的焦點(diǎn)上）。反射鏡相對入射光傾斜5-8°，未能通過小孔的軸外光被反射鏡反射到一個帶有鏡頭的ccd相機(jī)中，在ccd相機(jī)中成像后的星光為耦合裝置提供實(shí)時反饋信號，使望遠(yuǎn)鏡可以用閉環(huán)方式跟蹤天體，保證星光可以在觀測過程準(zhǔn)確耦合到光纖中。光纖端面研磨后與微透鏡用專用光學(xué)膠粘合在一起。帶微透鏡的光纖放置在一根空心不銹鋼管內(nèi)，空隙使用軟質(zhì)材料填充，以固定和保護(hù)光纖。

帶小孔的反射鏡是用0.1-0.15mm厚度的金屬片磨制后表面鍍金膜得到反射面，反射鏡中心根據(jù)不同望遠(yuǎn)鏡的耦合需要開出0.08mm到0.4mm直徑的小孔。為了保證耦合的質(zhì)量該反射鏡與入射光光軸的傾斜角度設(shè)置為5-8°。

為了保證光束可以準(zhǔn)確地通過小孔入射耦合到微透鏡焦點(diǎn)上，必須調(diào)整小孔與微透鏡的相對位置。在小孔與微透鏡相對位置準(zhǔn)確無誤的前提下還必須調(diào)整耦合裝置整體與入射光的相對姿態(tài)。所以該耦合裝置具有小孔與微透鏡的xyz三維平移調(diào)整功能。同時具有裝置整體xz二維平移與繞xz二維旋轉(zhuǎn)調(diào)整功能。裝置共具有七維自由度的調(diào)整和必要的鎖緊功能。

本發(fā)明彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)的空白，所提供的天文望遠(yuǎn)鏡星光、定標(biāo)光耦合調(diào)節(jié)裝置能夠?qū)⑿枪夂投?biāo)光高效準(zhǔn)確耦合到光纖中，以輸入光譜儀本體中。本發(fā)明將小孔與光纖微透鏡的調(diào)整以及兩者整合后的姿態(tài)調(diào)整集合在一個機(jī)構(gòu)上。機(jī)構(gòu)的各維調(diào)整都是相互獨(dú)立互不干涉的，調(diào)整機(jī)構(gòu)與鎖緊機(jī)構(gòu)也各自分開。因此該裝置調(diào)整方法簡單，調(diào)整后鎖緊時不會影響已有的調(diào)整精度，鎖緊方式可靠。在實(shí)際調(diào)試中，該裝置都能在很短的時間內(nèi)完成調(diào)整并得到很高的光纖耦合效率，同時在望遠(yuǎn)鏡長時間的運(yùn)行過程中裝置始終保持高效可靠。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2、圖3分別為圖1的a-a向截面圖與b-b向截面圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1，天文望遠(yuǎn)鏡星光、定標(biāo)光耦合調(diào)節(jié)裝置，參照圖1-圖3：星光或定標(biāo)燈光8通過光纖7輸入到光譜儀；星光或定標(biāo)燈光8是通過反射鏡12上的小孔1耦合在微透鏡2的焦點(diǎn)11上；反射鏡2相對入射光傾斜5-8°；未能通過反射鏡2小孔1的軸外光被反射鏡2反射到帶有鏡頭10的ccd相機(jī)9中，在ccd相機(jī)9中成像后的星光為耦合裝置提供實(shí)時反饋信號，使望遠(yuǎn)鏡可以用閉環(huán)方式跟蹤天體，保證星光可以在觀測過程準(zhǔn)確耦合到光纖中。所述光纖7的端面研磨后與微透鏡2用專用光學(xué)膠粘合在一起。帶微透鏡2的光纖7放置在一根空心不銹鋼管（圖中畫有剖面線的部分）內(nèi)，空隙使用軟質(zhì)材料17填充，以固定和保護(hù)光纖。該耦合調(diào)節(jié)裝置上還設(shè)有位移鎖緊機(jī)構(gòu)3，導(dǎo)向塊4，井字形二維平移導(dǎo)軌5，關(guān)節(jié)軸承6，位移調(diào)整螺釘13，軸向位移調(diào)整螺母14，連接板15，傾斜鎖緊螺釘16及傾斜調(diào)整螺釘18。各部件均以空心不銹鋼管中心軸為軸線安裝，其中關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈安裝在不銹鋼管上，外圈通過軸承座安裝在連接板15上，傾斜精密調(diào)整螺釘通過連接座與軸承座相連。傾斜鎖緊螺釘16安裝在軸承座上，傾斜調(diào)整完畢后可以通過鎖緊螺釘16進(jìn)行鎖緊。井型導(dǎo)軌5安裝在連接板15上。位移精密調(diào)整螺釘13通過連接座，導(dǎo)向塊4安裝在不銹鋼管上。位移調(diào)整完成后，可以通過鎖緊機(jī)構(gòu)3進(jìn)行鎖緊。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
天文望遠(yuǎn)鏡星光、定標(biāo)光耦合調(diào)節(jié)裝置，星光或定標(biāo)燈光通過光纖輸入到光譜儀，特征是星光或定標(biāo)燈光進(jìn)入該光纖的結(jié)構(gòu)是：星光或定標(biāo)燈光通過反射鏡上的小孔耦合在微透鏡的焦點(diǎn)上；反射鏡相對入射光傾斜5?8°；未能通過反射鏡小孔的軸外光被反射鏡反射到帶有鏡頭的CCD相機(jī)中，在CCD相機(jī)中成像后的星光為耦合裝置提供實(shí)時反饋信號，使望遠(yuǎn)鏡可以用閉環(huán)方式跟蹤天體，保證星光可以在觀測過程準(zhǔn)確耦合到光纖中。本發(fā)明彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)的空白，所提供的天文望遠(yuǎn)鏡星光、定標(biāo)光耦合調(diào)節(jié)裝置能夠?qū)⑿枪夂投?biāo)光高效準(zhǔn)確耦合到光纖中，以輸入光譜儀本體中。本發(fā)明的裝置調(diào)整方法簡單，調(diào)整后鎖緊時不會影響已有的調(diào)整精度，鎖緊方式可靠。

技術(shù)研發(fā)人員：陳憶;盧思學(xué);湯振;戴松新;姜明達(dá);胡中文;王磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院國家天文臺南京天文光學(xué)技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.12
技術(shù)公布日：2017.08.25