一种激光陀螺谐振腔综合误差测量装置的制作方法

1.本发明属于激光陀螺检测技术领域，尤其涉及一种激光陀螺谐振腔综合误差测量装置。


背景技术：

2.激光陀螺是一种高精度、高可靠、长寿命的惯性仪表，广泛用于运载火箭、卫星飞船、导弹武器、航空飞机、潜艇舰船等领域。主要部件为零膨胀微晶玻璃制成的谐振腔，整块微晶玻璃内部加工有高精度的细长孔。通常这些孔系的直径0.5~15mm之间，长度5~200mm之间。
3.这些细长内孔通常由金刚石刀具加工完成，在经过化学刻蚀处理，得到无损伤层的表面。
4.内部管系加工后，对镜片安装的四个光胶面进行精密光学加工，确保安装面的位置与四段细长管中心轴的交会点基本重合。这样才能确保光路经过四个镜片反射后通过细长孔中心。
5.另外，四个光胶面除了位置达到要求外，还必须在角度上仅有几个角秒的误差。
6.现有的装置都是通过万能工具显微镜、影像仪进行微晶玻璃腔体内部管系的精密测量，并计算出与光胶面交汇点的误差。同时配合精密测角仪，测量出光胶面的角度误差来判断腔体的是否合格。这种方法非常繁琐，得不到关于光路闭合的关键误差特性。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本发明的一个方面提出了一种激光陀螺谐振腔综合误差测量装置，所述装置包括：激光准直光源、白光源、ccd摄像设备、多个平面反射镜合至少一个球面反射镜；在激光陀螺内部布置作为激光谐振腔的多条细长内孔，任意两条细长内孔在激光陀螺内以预定的角度相交，两条细长内孔交点处沿垂直于激光陀螺表面平面的方向切割为反射镜粘接面；所述激光谐振腔中的激光能够沿一条所述细长内孔的中心轴向传输，经过反射镜反射到以预定的角度相交的另一个细长内孔中；所述反射镜粘接面为三个或四个，所述反射镜粘接面均采用临时粘接方式粘接平面反射镜或球面反射镜；将所述激光准直光源的激光束从一个反射镜外端注入激光陀螺的一个细长内孔并对准光路，调整其他的所述反射镜的反射角度使所述激光束环绕激光陀螺内的所述细长内孔传播；在邻接所述激光束注入端的一个反射镜的外侧设置所述ccd摄像设备，所述ccd摄像设备对该反射镜透射出的激光光斑进行摄像；通过观察所述激光光斑的大小和位置确定激光光斑的弥散形态，据所述弥散形态确定所述激光陀螺的激光谐振腔的腔体闭合性是否达到预定的合格标准。
8.如本发明的一个方面所述的装置，所述激光准直光源为氦氖激光器。
9.如本发明的一个方面所述的装置，所述氦氖激光器输出的激光光斑形状为圆形基模光，激光光斑直径为：0.5～1mm。
10.如本发明的一个方面所述的装置，所述激光陀螺有四条细长内孔和四个反射镜，所述反射镜中的一个反射镜为球面反射镜，其余反射镜为平面反射镜。
11.如本发明的一个方面所述的装置，所述平面反射镜中二个相邻接的平面反射镜被设置为第一平面反射镜组，所述第一平面反射镜组用于调整入射的所述激光束的传输方向；所述第一平面反射镜组中一个平面反射镜用于在上下方向调整所述激光束，另一个平面反射镜用于在左右方向调整所述激光束。
12.如本发明的一个方面所述的装置，所述球面反射镜用于将入射的所述激光束的圆形基模光斑变换为测量所述激光谐振腔使用的椭圆形基模光斑。
13.如本发明的一个方面所述的装置，所述激光陀螺内部的多条细长内孔中至少有一条细长内孔的中间部位设置孔径光阑。
14.如本发明的一个方面所述的装置，所述对准光路包括：将所述激光准直光源的激光束从设置有所述孔径光阑的细长内孔的一个反射镜外端注入所述激光谐振腔，并使所述激光束同时通过激光束入口的中心和所述孔径光阑的中心。
15.如本发明的一个方面所述的装置，所述对准光路还包括：调节两个平面反射镜，使得完成环绕激光陀螺内的所有所述细长内孔的激光束与激光束入口的中心和孔径光阑的中心重合。
16.采用本发明的测量装置简单，调节维度小，测量快捷高效，可以直接用于现有激光陀螺的生产制造中，得到准确的综合误差。本发明测量的综合与激光陀螺实际性能符合性更好，更具代表性。
附图说明
17.图1是本发明的激光陀螺安装面与细长管中心轴交汇点示意图；图2是本发明的激光陀螺谐振腔综合误差测量装置。
18.其中，1.激光陀螺，2.细长内孔，3.激光束的光学交汇点，4.激光束，5a-5b.平面反射镜，5c.球面反射镜，6. 反射镜粘接面，7.激光准直光源，8. 激光束入口，9.孔径光阑。
具体实施方式
19.本发明设计一种激光陀螺谐振腔综合误差测量方法及装置，适用于各种规格的激光陀螺闭合性能符合性测量。
20.本发明的技术解决问题是：克服现有激光陀螺加工误差无法综合测量的缺点，提供一种快捷、准确的测量方法和装置。
21.以下结合附图对本发明的具体实施方式作出详细说明。
22.如图2所示，本发明提出一种在激光陀螺四个反射镜粘接面安装平面反射镜和球面反射镜，通过激光准直光源执行对准，同时调节反射镜将激光引入。通过对激光光斑的弥散程度判断激光陀螺谐振腔的综合误差是否满足要求。
23.本发明的一个方面提出了一种激光陀螺谐振腔综合误差测量装置，所述装置包括：激光准直光源7、白光源、ccd摄像设备、多个平面反射镜5a、5b和至少一个球面反射镜5c；所述激光陀螺1内部布置作为激光谐振腔的多条细长内孔2，任意两条细长内孔2在激光陀螺1内以预定的角度相交，两条细长内孔2交点处沿垂直于激光陀螺表面平面的方向切割为反射镜粘接面6；所述激光谐振腔中的激光能够沿一条所述细长内孔2的中心轴向传输，经过反射镜反射到以预定的角度相交的另一个细长内孔2中；所述反射镜粘接面6为三个或四个，所述反射镜粘接面6均采用临时粘接方式粘接平面反射镜或球面反射镜；将所述激光准直光源7的激光束从一个反射镜外端注入激光陀螺1的一条细长内孔2并对准光路，调整其他的所述反射镜的反射角度使所述激光束环绕激光陀螺1内的所述细长内孔2传播；在邻接所述激光束入口8的一个平面反射镜5a的外侧设置所述ccd摄像设备，所述ccd摄像设备对该平面反射镜5a透射出的激光光斑进行摄像；通过观察所述激光光斑的大小和位置确定激光光斑的弥散形态，根据所述弥散形态确定所述激光陀螺1的腔体闭合性是否达到预定的合格标准。
24.图1给出了在激光陀螺的反射镜粘接面6粘接反射镜，使激光构成环绕传输的示意图。
25.如本发明的一个方面所述的装置，所述激光准直光源7为氦氖激光器。
26.如本发明的一个方面所述的装置，所述氦氖激光器输出的激光光斑形状为圆形基模光，激光光斑直径为：0.5～1mm。
27.如本发明的一个方面所述的装置，所述激光陀螺1有四条细长内孔2和四个反射镜，所述反射镜中至少有一个反射镜为球面反射镜5c，其余反射镜为平面反射镜5a、5b。
28.如本发明的一个方面所述的装置，所述平面反射镜中二个相邻接的平面反射镜5a、5b被设置为第一平面反射镜组，所述第一平面反射镜组用于调整入射所述激光束的传输方向；所述第一平面反射镜组中一个平面反射镜5b用于在上下方向调整所述激光束，另一个平面反射镜5a用于在左右方向调整所述激光束。
29.如本发明的一个方面所述的装置，一个所述球面反射镜5c用于将入射的所述激光束的圆形基模光斑变换为测量所述激光陀螺1使用的椭圆形基模光斑。
30.如本发明的一个方面所述的装置，观察ccd上激光光斑的成像，如果其角差方向误差、塔差方向误差和角差塔差综合误差均在规定阈值之下，则确定所述激光陀螺的腔体闭合性达到合格标准。
31.如本发明的一个方面所述的装置，所述激光陀螺1内部的多条细长内孔2中至少有一条的中间部位设置孔径光阑9。
32.如本发明的一个方面所述的装置，所述对准光路包括：将所述激光准直光源7的激光束从设置有所述孔径光阑9的细长内孔2的一个反射镜外端注入激光陀螺1，并使所述激光束同时通过激光束入口8的中心和所述孔径光阑9的中心。
33.如本发明的一个方面所述的装置，所述对准光路还包括：调节两个平面反射镜5a、
5b，使得完成环绕激光陀螺内的所述细长内孔的激光束与激光束入口8的中心和光阑的中心重合。
实施例
34.将激光陀螺四个面贴上平面反射镜5a、5b及球面反射镜5c，将激光陀螺安装在基座上，在平面反射镜5b位置导入led白光。通过用作测量激光的氦氖激光光束的执行光路对准，所述光束对准的方式是使得氦氖激光的光束同时通过激光束入口8的中心和孔径光阑9的中心。
35.在平面反射镜5a位置将外部的激光引导进入环形激光谐振腔，测量激光一般使用高稳定的he-ne气体激光器，处在圆形基模（tem00）工作状态，光斑直径一般为0.5~1mm。氦氖激光通过调节平面反射镜5a，反射到调节平面反射镜5b上，再斜入射到匹配平面反射镜5c上，注入到环形激光谐振腔内部。
36.通常调节平面反射镜5a和平面反射镜5b，分别控制激光在上下或左右方向移动。斜入射的匹配镜片使用球面反射镜5c，它象散作用使得入射的测量激光由圆形基模变为测量腔体的椭圆形基模，实现两者模式的匹配。
37.完成测量激光的环绕后，再调节反射镜以改变激光方向，使得环绕的激光束中心与激光束入口8中心和孔径光阑9的中心重合。
38.观察通过平面反射镜5a镜片位置输出的激光光斑，大小和位置，并在ccd上成像，根据光斑成像的弥散程度，从而确定激光腔体闭合性的是否满足合格标准。
39.理想闭合时，激光每一次循环，光斑位置均完全重合，得到一个均匀的光斑，光路长度调节时，光斑明暗变化。
40.角差方向误差大，激光每一次循环，光斑位置在光路水平方向越来越偏，由于激光的干涉性，会出现复杂的竖向干涉条纹。
41.塔差方向误差大，激光每一次循环，光斑位置在垂直于光路方向上越来越偏。由于激光的干涉性，会出现复杂的横向干涉条纹。
42.角差塔差综合误差大，激光每一次循环，光斑位置斜向越来越偏。由于激光的干涉性，会出现复杂的干涉图形。
43.根据激光光斑的弥散图形，如果激光光斑的角差方向误差、塔差方向误差和角差塔差综合误差均小于规定的阈值，则确定激光腔体闭合性的是满足合格标准的，如果激光光斑的角差方向误差、塔差方向误差或角差塔差综合误差有一项大于规定的阈值，则判定激光陀螺1腔体的闭合性不满足合格标准。
44.最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。