本實(shí)用新型屬于光學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種適用于天文望遠(yuǎn)鏡的tip-tilt校正系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

天文望遠(yuǎn)鏡是支撐天文學(xué)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，是人類認(rèn)識宇宙的重要技術(shù)手段。目前的天文望遠(yuǎn)鏡以地基為主，由于太陽輻射等因素引發(fā)的大氣湍流造成大氣折射率的隨機(jī)起伏，影響著地基天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)性能。自適應(yīng)光學(xué)可以對目標(biāo)光波前進(jìn)行對應(yīng)的校正。但是，用于實(shí)時校正大氣湍流的天文自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)通常需要一顆或多顆足夠亮的信標(biāo)用于進(jìn)行實(shí)時的波前探測。

對大氣湍流擾動導(dǎo)致的波前畸變進(jìn)行模式分解，可以分為高階項(xiàng)和傾斜項(xiàng)(tip-tilt)兩大部分。由于大氣湍流具有隨時間快速變化的特性，因此，tip-tilt的影響具體表現(xiàn)為星象的抖動，在長時積分條件下表現(xiàn)為星象的彌散，降低天文望遠(yuǎn)鏡的能量利用效率及成像分辨率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的種種不足，為了解決上述問題，實(shí)用新型人對天文望遠(yuǎn)鏡的原有光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，既便于進(jìn)行tip-tilt校正，又能保證觀測星仍聚焦于天文望遠(yuǎn)鏡的卡焦焦點(diǎn)位置，同時，觀測星光束的發(fā)散角不變，避免影響其它探測設(shè)備的位置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

一種適用于天文望遠(yuǎn)鏡的tip-tilt校正系統(tǒng)，包括觀測星光路和伴星取樣光路，還包括：

第一平移臺，位于觀測星光路上，其能夠沿著水平方向移動，所述第一平移臺上設(shè)有同光軸的第一全反鏡和反射鏡，且天文望遠(yuǎn)鏡的卡焦焦點(diǎn)位于第一全反鏡的光軸上，所述反射鏡包括全反、透射率為10％且反射率為90％的兩種切換狀態(tài)；

第二平移臺，位于伴星取樣光路上，其能夠沿著水平方向移動，所述第二平移臺上設(shè)有中心帶孔且位于觀測星焦點(diǎn)的取樣鏡，所述取樣鏡處設(shè)有第一透鏡；

與取樣鏡同光軸設(shè)置的快反鏡和第二全反鏡，所述快反鏡位于第二平移臺的上方，且其與第一全反鏡平行設(shè)置，所述第二全反鏡位于第二平移臺的下方，且其分別與反射鏡、取樣鏡平行設(shè)置，所述第二全反鏡處設(shè)有第二透鏡；

與快反鏡通訊連接的CCD傳感器，用于采集伴星取樣光束的光能信息，并將所述信息反饋給快反鏡進(jìn)行tip-tilt校正。

進(jìn)一步，所述取樣鏡上的孔位于觀測星焦點(diǎn)處，所述孔的圓心角為0.8′-1.2′。

進(jìn)一步，所述第二透鏡的焦面位于其前、后焦點(diǎn)的等效中心處，以保證經(jīng)過第二透鏡前、后的觀測星光束的發(fā)散角相等。

進(jìn)一步，所述第一平移臺推出觀測星光路后，觀測星光束直接聚焦至天文望遠(yuǎn)鏡的卡焦焦點(diǎn)處。

進(jìn)一步，所述第一平移臺推入觀測星光路且第二平移臺推入伴星取樣光路后，所述反射鏡處于全反的切換狀態(tài)，伴星取樣光束依次經(jīng)第一全反鏡、快反鏡、取樣鏡、第一透鏡成像至CCD傳感器，觀測星光束依次經(jīng)第一全反鏡、快反鏡、取樣鏡、第二全反鏡、第二透鏡和反射鏡成像至天文望遠(yuǎn)鏡的卡焦焦點(diǎn)處。

進(jìn)一步，所述第一平移臺推入觀測星光路且第二平移臺推出伴星取樣光路后，所述反射鏡處于透射率為10％且反射率為90％的切換狀態(tài)，伴星取樣光束依次經(jīng)第一全反鏡、快反鏡、第二全反鏡、第二透鏡和反射鏡成像至CCD傳感器，觀測星光束依次經(jīng)第一全反鏡、快反鏡、第二全反鏡、第二透鏡和反射鏡成像至天文望遠(yuǎn)鏡的卡焦焦點(diǎn)處。

另，本實(shí)用新型還提供一種適用于天文望遠(yuǎn)鏡的tip-tilt校正系統(tǒng)的校正方法，包括如下步驟：

S1：觀察第一視場內(nèi)是否存在伴星，若存在伴星，繼續(xù)步驟S2，否則，繼續(xù)步驟S3，所述第一視場的視場角為θ，且

S2：將第一平移臺推入觀測星光路且第二平移臺推出伴星取樣光路，調(diào)整反射鏡使其處于透射率為10％且反射率為90％的切換狀態(tài)，CCD傳感器采集伴星的10％的光能信息，并將所述信息反饋給快反鏡進(jìn)行tip-tilt校正；

S3：觀察第二視場內(nèi)是否存在伴星，若存在伴星，繼續(xù)步驟S4，否則，繼續(xù)步驟S5，所述第二視場的視場角為θ，且

S4：將第一平移臺推入觀測星光路且第二平移臺推入伴星取樣光路，調(diào)整反射鏡使其處于全反的切換狀態(tài)，CCD傳感器采集伴星的全部光能信息，并將所述信息反饋給快反鏡進(jìn)行tip-tilt校正；

S5：將第一平移臺推出觀測星光路，觀測星光束直接聚焦至天文望遠(yuǎn)鏡的卡焦焦點(diǎn)處，不損耗觀測星的能量。

進(jìn)一步，當(dāng)天文望遠(yuǎn)鏡需要進(jìn)行導(dǎo)星操作時，將第一平移臺推入觀測星光路且第二平移臺推入伴星取樣光路，調(diào)整反射鏡使其處于全反的切換狀態(tài)，CCD傳感器進(jìn)行導(dǎo)星采集。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、在觀測星焦點(diǎn)處設(shè)置中心帶孔的取樣鏡，并對孔的圓心角進(jìn)行優(yōu)選，以漏過圓心角以內(nèi)的光束，且能夠全部反射圓心角以外的光束，第一平移臺和第二平臺能夠沿著水平方向移動，同時，反射鏡可以進(jìn)行狀態(tài)切換，促使校正系統(tǒng)存在兩條相互獨(dú)立的伴星取樣光路，靈活度高，且只需一個CCD傳感器便可以兼顧采集兩條伴星取樣光路的光能信息，便于快反鏡進(jìn)行tip-tilt校正，結(jié)構(gòu)緊湊，保證不同應(yīng)用狀態(tài)下光能的有效利用，提高成像分辨率。

2、第二透鏡的焦面位于其前、后焦點(diǎn)的等效中心處，保證觀測星光束的發(fā)散角相等，另外，天文望遠(yuǎn)鏡的卡焦焦點(diǎn)位置不變，避免影響其它探測設(shè)備的位置。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是原天文望遠(yuǎn)鏡的光路結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中：1-第一平移臺、2-第二平移臺、3-第一全反鏡、4-反射鏡、5-取樣鏡、6-快反鏡、7-第二全反鏡、8-CCD傳感器、9-第一透鏡、10-第二透鏡、11-天文望遠(yuǎn)鏡的卡焦焦點(diǎn)；

其中，圖中帶箭頭的實(shí)線表示觀測星光路，帶箭頭的虛線表示伴星取樣光路。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合本實(shí)用新型的附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，基于本申請中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其它類同實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。此外，以下實(shí)施例中提到的方向用詞，例如“上”“下”“左”“右”等僅是參考附圖的方向，因此，使用的方向用詞是用來說明而非限制本實(shí)用新型創(chuàng)造。

實(shí)施例一：

如圖1所示，一種適用于天文望遠(yuǎn)鏡的tip-tilt校正系統(tǒng)，包括第一平移臺1、第二平移臺2、快反鏡6、第二全反鏡7和CCD傳感器8，其中，所述第一平移臺1、第二平移臺2均能夠沿著水平方向移動，以實(shí)現(xiàn)推入或推出光路。

所述第一平移臺1位于觀測星光路上，其表面設(shè)有同光軸的第一全反鏡3和反射鏡4，且天文望遠(yuǎn)鏡的卡焦焦點(diǎn)12位于第一全反鏡3的光軸上，所述反射鏡4包括全反、透射率為10％且反射率為90％的兩種切換狀態(tài)，觀測星光束和伴星光束經(jīng)第一全反鏡3進(jìn)入校正系統(tǒng)中，經(jīng)校正系統(tǒng)出射的觀測星光束經(jīng)反射鏡4成像至天文望遠(yuǎn)鏡的卡焦焦點(diǎn)11，如圖2所示，觀測星光束最終成像至天文望遠(yuǎn)鏡的卡焦焦點(diǎn)11，也就是說，對原有光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)后，觀測星仍能聚焦于天文望遠(yuǎn)鏡的卡焦焦點(diǎn)11，避免影響其它探測設(shè)備的位置。

所述第二平移臺2位于伴星取樣光路上，其表面設(shè)有中心帶孔且位于觀測星焦點(diǎn)的取樣鏡5，所述取樣鏡5處設(shè)有第一透鏡9，取樣鏡5可以漏過圓心角以內(nèi)的光束，且能夠?qū)A心角以外的光束全部反射至CCD傳感器8成像，所述取樣鏡5上的孔位于觀測星焦點(diǎn)處，所述孔的圓心角為0.8′-1.2′，優(yōu)選為1′。

所述快反鏡6位于第二平移臺2的上方，且其與第一全反鏡3平行設(shè)置，所述第二全反鏡7位于第二平移臺2的下方，且其分別與反射鏡4、取樣鏡5平行設(shè)置，另外，所述取樣鏡5、快反鏡6和第二全反鏡7同光軸設(shè)置，所述第二全反鏡7處設(shè)有第二透鏡10，所述第二透鏡10的焦面位于其前、后焦點(diǎn)的等效中心處，以保證經(jīng)過第二透鏡10前、后的觀測星光束的發(fā)散角相等。另外，CCD傳感器8與快反鏡6通訊連接，CCD傳感器8用于采集伴星取樣光束的光能信息，并將所述信息反饋給快反鏡6進(jìn)行tip-tilt校正。

實(shí)施例二：

如圖1所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一相同的部分不再贅述，不同的是：

針對國內(nèi)大多數(shù)的天文望遠(yuǎn)鏡而言，觀測星焦點(diǎn)處大小為1.5′-2.5′，抖動量在4′-5′，考慮存在一定離焦誤差和對準(zhǔn)誤差，將取樣鏡5上的孔的圓心角設(shè)為1′，既保證了不卡觀測星光，又增加了第二視場內(nèi)伴星的選擇數(shù)量。

第一視場內(nèi)存在足夠亮、能夠被CCD傳感器8探測的伴星，第一視場的視場角為θ，且采用所述校正系統(tǒng)進(jìn)行tip-tilt校正的步驟為：

將第一平移臺1推入觀測星光路，同時，將第二平移臺2推出伴星取樣光路，調(diào)整反射鏡4使其處于透射率為10％且反射率為90％的切換狀態(tài)，伴星取樣光束依次經(jīng)第一全反鏡2、快反鏡6、第二全反鏡7、第二透鏡10并透射過反射鏡4，CCD傳感器8采集到伴星的10％的光能信息，并將所述信息反饋給快反鏡6進(jìn)行tip-tilt校正，與此同時，觀測星光束依次經(jīng)第一全反鏡2、快反鏡6、第二全反鏡7、第二透鏡10并經(jīng)反射鏡4反射后，成像至天文望遠(yuǎn)鏡的卡焦焦點(diǎn)12處。利用第一視場內(nèi)伴星的漏光作為信標(biāo)光，進(jìn)行tip-tilt校正，此種情況下，觀測星會相應(yīng)的損失超過10％的能量，但是，校正效果最佳。

實(shí)施例三：

如圖1所示，本實(shí)施例與實(shí)施例二相同的部分不再贅述，不同的是：

第一視場內(nèi)不存在伴星，而第二視場內(nèi)存在伴星，所述第二視場的視場角為θ，且θ＝2′，采用所述校正系統(tǒng)進(jìn)行tip-tilt校正的步驟為：

將第一平移臺1推入觀測星光路，同時，將第二平移臺2推入伴星取樣光路，調(diào)整反射鏡4使其處于全反的切換狀態(tài)，伴星取樣光束依次經(jīng)第一全反鏡2、快反鏡6并經(jīng)取樣鏡5反射，后經(jīng)第一透鏡9成像至CCD傳感器8，CCD傳感器8采集伴星的全部光能信息，并將所述信息反饋給快反鏡6進(jìn)行tip-tilt校正。與此同時，觀測星光束依次經(jīng)第一全反鏡2、快反鏡6并穿過取樣鏡5上的孔，到達(dá)第二全反鏡7、第二透鏡10，最終經(jīng)反射鏡4反射后，成像至天文望遠(yuǎn)鏡的卡焦焦點(diǎn)11處。利用第二視場內(nèi)伴星的全部光能作為信標(biāo)光，進(jìn)行tip-tilt校正，此種情況下，觀測星不損失光能，且能夠獲得一定的校正效果。

實(shí)施例四：

如圖1所示，本實(shí)施例與實(shí)施例三相同的部分不再贅述，不同的是：

所述第一、二視場內(nèi)均不存在伴星，tip-tilt校正一般采用伴星作為信標(biāo)光，由于伴星與觀測星經(jīng)歷了不同的光束通道，兩者的抖動量存在一定差異，而采用第一、二視場內(nèi)的伴星抖動做為校正目標(biāo)，可以同時實(shí)現(xiàn)對觀測星抖動的有效校正。若第一、二視場內(nèi)均不存在伴星，也就是說，觀測星與伴星間的距離較遠(yuǎn)，兩者的抖動量存在較大的差異，因此，在此種情況下，不再進(jìn)行tip-tilt校正。將第一平移臺1推出觀測星光路，觀測星光束直接聚焦至天文望遠(yuǎn)鏡的卡焦焦點(diǎn)11處，不損耗觀測星的能量。

實(shí)施例五：

如圖1所示，本實(shí)施例與實(shí)施例四相同的部分不再贅述，不同的是：

當(dāng)天文望遠(yuǎn)鏡需要進(jìn)行導(dǎo)星操作時，不再進(jìn)行tip-tilt校正，將第一平移臺1推入觀測星光路，同時，將第二平移臺2推入伴星取樣光路，調(diào)整反射鏡4使其處于全反的切換狀態(tài)，CCD傳感器8進(jìn)行導(dǎo)星采集即可。

以上已將本實(shí)用新型做一詳細(xì)說明，以上所述，僅為本實(shí)用新型之較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能限定本實(shí)用新型實(shí)施范圍，即凡依本申請范圍所作均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本實(shí)用新型涵蓋范圍內(nèi)。