张鲁薇， 王卫兵， 王 锐， 王挺峰， 郭 劲

(中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室,吉林 长春 130033)

基于正解过程的Risley棱镜光束指向控制精度分析

张鲁薇*， 王卫兵， 王 锐， 王挺峰， 郭 劲

(中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室,吉林 长春 130033)

为了获得Risley棱镜系统光束指向控制精度指标设计及性能提升的依据，对系统光束指向控制精度随轴系角度测量精度的非线性变化规律进行了研究。首先，以一级近轴近似矢量合成模型为基础，采用正解方法根据双棱镜方位推导了出射光束指向的解析表达式；然后，结合单自由度轴系伺服控制经验，通过泰勒级数展开的方式推导出了光束指向控制精度与轴系角度测量精度之间的非线性解析表达式，并由此获得了界定限判据；最后，分别对小偏向角系统和大偏向角系统进行了仿真分析，获得了光束指向控制精度在全视场区域内的变化情况。结果表明，本文研究所得的非线性解析式描述了影响系统光束指向控制精度诸多因素之间的相互关系,能够为Risley棱镜光束指向系统的设计及整体性能的优化提供依据。

光束指向；Risley棱镜；控制精度；正解；界定限

1 引 言

Risley棱镜由两个共轴相邻排列的棱镜组成，两个棱镜绕着共同轴独立旋转实现光束在锥角区域内的任意偏转[1]。相较于传统的两轴、三轴式光束转向机构，Risley棱镜具有结构紧凑、响应快、指向精度高、环境适应性好等优势，因而在激光通信、激光雷达、光学稳像、搜索与跟踪、激光三维成像等领域具有广阔的应用前景[2-5]。……