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快速高精度电动调整镜研究

2021-11-26邢海斌刘力双夏润秋陈青山

应用光学 2021年6期

邢海斌,刘力双,夏润秋,陈青山,吕 勇

(北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100192)

引言

随着高能激光技术的不断发展,战术激光干扰武器、战略高能激光毁伤武器越来越多地得到应用。高能激光器作为激光武器系统的关键组件,其性能指标尤为重要。单台高能激光器对晶体、光学镀膜等光学元件有较高的技术要求,且体积大、成本高、周期长,限制了其在高能激光武器上的应用。目前,大多采用多台激光器合束的方法实现高能激光的输出。高能激光合束系统光学组件中的反射镜运行时需要满足快速高精度调整的要求,从而精确控制光束传输方向。

光束方向的快速高精度调整方法之一是采用快速反射镜[1]。目前市面上的快速反射镜大多是采用压电陶瓷[2-3]或者音圈电机[4]的驱动方式,以追求高谐振频率,高带宽[5]等指标。例如2004年中科院光电所吴琼雁等人通过优化控制算法将音圈电机快反镜带宽提高到了310 Hz[6],中国科学院大学的凡木文等人2015年在普通PI 控制方法基础上增加了双二阶滤波器,使音圈电机快反镜与之前相比带宽提高了1 倍[7]。

激光合束系统通常需要在进入工作状态前调整反射镜,在工作过程中不再移动,所以调整镜一般采用步进电机作为驱动机械,微位移机构作为驱动方法。该方法具有较好的分辨率,行程较大,可自锁,工作过程中不需要加电,缺点是会存在机械间隙造成空回[8-9]。

为了减少装备的准备时间,高能激光武器系统的合束系统对反射镜的调整到位时间和精度提出了更高的要求。……

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