JP2021520487A - 静止面および回転面上において横揺れ角を測定するための光学分度器 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、UNは、ブロック28における反射ビームのn番目の波の振幅であり、SPPRデバイス26の出力面上の全ての振幅の可干渉性重畳から、透過関数(transmission function)が得られる。A0は、ビーム透過関数のピーク値である。r2はデバイス26の表面におけるフレネル反射係数である。βは、ビーム34における強度ピークの数であり、ビームU1〜UNにおける個々の軌道角運動量状態(巻数)間の位相差を定量化する。φ0は、ビーム34の強度ピークの角度位置である。
ここで、δvはレーザ・ビーム18の周波数変化であり、vはレーザ・ビーム18の中心周波数であり、Δhは螺旋反射器32の方位方向段差の高さであり、h0はブロック28の高さである。
Claims (20)
- エレメント上の2点間における横揺れ角を測定する光学システムであって、
レーザ・ビームを生成する調整可能なレーザ源と、
前記レーザ・ビームに応答する螺旋位相板共振(SPPR)デバイスであって、当該デバイス内において前記レーザ・ビームを前後に反射させる対向反射面を含み、前記反射面の1つが、異なる位相を有する複数の反射ビームを結合させ、前記複数のビームの位相によって定められた光渦強度パターンを有する、当該デバイスからの、出力ビームとする螺旋状ステップ・インデックスを含み、前記強度パターンが、コアと、前記コアからの放射状光強度線とを含む、螺旋位相板共振(SPPR)デバイスと、
前記エレメント上に、前記横揺れ角を判定するために検出可能な前記出力ビームを投射するレンズと、
を備える、光学システム。 - 請求項1記載の光学システムであって、更に、
前記エレメントから反射した光を検出する検出器と、
前記検出器からの、前記検出光を識別する、信号に応答するプロセッサと、
を備え、前記プロセッサが、前記エレメント上に投射された前記光渦強度パターンを含む前記信号から、画像を生成し、前記プロセッサが、前記強度線の1本が前記点の内第1のものと整列するように、前記レーザ源に前記レーザ・ビームの周波数を変化させ、次いで前記1本の強度線が前記点の内第2のものと整列するように、前記レーザ源に前記レーザ・ビームの周波数を再度変化させ、前記レーザ・ビームの周波数間の差を使用して、前記点間における角度を判定する、光学システム。 - 請求項1記載の光学システムにおいて、前記エレメントが回転しており、前記光学システムが、更に、前記エレメントから反射した光を検出する検出器と、前記検出器からの前記検出光を識別する信号に応答するプロセッサとを備え、前記プロセッサが、前記反射光からパワー・スペクトルを計算し、回転ドプラ効果を使用して、前記パワー・スペクトルから前記エレメントの回転速度を判定する、光学システム。
- 請求項4記載の光学システムにおいて、前記プロセッサが、前記回転速度を、前記回転速度を判定した時間と乗算することによって、前記点間における横揺れ角を判定する、光学システム。
- 請求項1記載の光学システムであって、更に、前記SPPRデバイスからのビームを測定ビームと基準ビームとに分割するビーム・スプリッタを備え、前記測定ビームが前記エレメント上に投射され、前記基準ビームが、較正横揺れ角測定値を生成するために、較正検出器上に投射される、光学システム。
- 請求項7記載の光学システムにおいて、前記較正検出器がCCDカメラである、光学システム。
- 請求項1記載の光学システムにおいて、前記エレメントが、前記レンズから、当該レンズの焦点距離の2倍の距離に位置付けられる、光学システム。
- 請求項1記載の光学システムであって、更に、前記レーザ・ビームに応答し、前記レーザ・ビームが前記SPPRデバイスに送られる前に、前記レーザ・ビームをシングル・モード・レーザ・ビームに変換する光学部品を備える、光学システム。
- 請求項10記載の光学システムにおいて、前記光学部品がシングル・モード・ファイバである、光学システム。
- 請求項10記載の光学システムにおいて、前記光学部品がアパーチャである、光学システム。
- 請求項1記載の光学システムにおいて、前記エレメントが航空宇宙用部材である、光学システム。
- 請求項1記載の光学システムにおいて、前記2点が前記エレメント上の基準線である、光学システム。
- エレメント上の2点間における横揺れ角を測定する光学システムであって、
レーザ・ビームを生成する調整可能なレーザ源と、
前記レーザ・ビームに応答し、前記レーザ・ビームをシングル・モード・レーザ・ビームに変換する光学部品と、
前記シングル・モード・レーザ・ビームに応答する螺旋位相板共振(SPPR)デバイスであって、前記SPPRデバイスが、当該デバイス内において前記レーザ・ビームを前後に反射させる対向反射面を含み、前記反射面の1つが、異なる位相を有する複数の反射ビームを結合させ、前記複数のビームの位相によって定められた光渦強度パターンを有する、当該デバイスからの、出力ビームとする螺旋状ステップ・インデックスを含み、前記強度パターンが、コアと、前記コアからの放射状光強度線とを含む、螺旋位相板共振(SPPR)デバイスと、
前記出力ビームを前記エレメント上に投射するレンズと、
前記エレメントから反射した光を検出する測定検出器と、
前記検出器からの前記検出光を識別する信号に応答するプロセッサであって、前記プロセッサが、前記エレメント上に投射された前記光渦強度パターンを含む前記信号から、画像を生成し、前記プロセッサが、前記強度線の1本が前記点の内第1のものと整列するように、前記レーザ源に前記レーザ・ビームの周波数を変化させ、次いで前記1本の強度線が前記点の内第2のものと整列するように、前記レーザ源に前記レーザ・ビームの周波数を再度変化させ、前記レーザ・ビームの周波数間の差を使用して、前記点間における角度を判定する、プロセッサと、
を備える、光学システム。 - 請求項15記載の光学システムであって、更に、前記SPPRデバイスからのビームを測定ビームと基準ビームとに分割するビーム・スプリッタを備え、前記測定ビームが前記エレメント上に投射され、前記基準ビームが、較正横揺れ角測定値を生成するために、較正検出器上に投射される、光学システム。
- 回転エレメントの回転速度および横揺れ角を測定する光学システムであって、
レーザ・ビームを生成する調整可能なレーザ源と、
前記レーザ・ビームに応答し、前記レーザ・ビームをシングル・モード・レーザ・ビームに変換する光学部品と、
前記シングル・モード・レーザ・ビームに応答する螺旋位相板共振(SPPR)デバイスであって、前記SPPRデバイスが、当該デバイス内において前記レーザ・ビームを前後に反射させる対向反射面を含み、前記反射面の1つが、異なる位相を有する複数の反射ビームを結合させ、前記複数のビームの位相によって定められた光渦強度パターンを有する、当該デバイスからの、出力ビームとする螺旋状ステップ・インデックスを含み、前記強度パターンが、コアと、前記コアからの放射状光強度線とを含む、螺旋位相板共振(SPPR)デバイスと、
前記出力ビームを前記エレメント上に投射するレンズと、
前記エレメントから反射した光を検出する測定検出器と、
前記検出器からの前記検出光を識別する信号に応答するプロセッサであって、前記プロセッサが、前記反射光からパワー・スペクトルを計算し、回転ドプラ効果を使用して、前記パワー・スペクトルから前記エレメントの回転速度を判定し、前記回転速度と、前記回転速度を判定した時間とを乗算することによって、前記点間における横揺れ角を判定する、プロセッサと、
を備える、光学システム。 - 請求項17記載の光学システムであって、更に、前記SPPRデバイスからのビームを測定ビームと基準ビームとに分割するビーム・スプリッタを備え、前記測定ビームが前記エレメント上に投射され、前記基準ビームが、較正横揺れ角測定値を生成するために、較正検出器上に投射される、光学システム。
- レーザ・ビームに応答する螺旋位相板共振(SPPR)デバイスであって、当該デバイス内において前記レーザ・ビームを前後に反射させる対向反射面を含み、前記反射面の1つが、異なる位相を有する複数の反射ビームを結合させ、前記複数のビームの位相によって定められた光渦強度パターンを有する、当該デバイスからの、出力ビームとする螺旋状ステップ・インデックスを含み、前記強度パターンが、コアと、前記コアからの放射状光強度線とを含む、螺旋位相板共振(SPPR)デバイス。
- 請求項19記載のSPPRデバイスにおいて、前記SPPRデバイスが、2点間における横揺れ角を測定する光学分度器の一部である、SPPRデバイス。
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