基于旋转双棱镜的光束复合跟踪控制技术

提出一种基于旋转双棱镜的光束复合跟踪技术，用于取代传统伺服转台实现精密的光学跟踪。首先，建立双棱镜的光束偏转模型，详细推导光束偏转矢量与双棱镜转角间的转换关系，并对跟踪过程中的棱镜旋转非线性问题进行了分析。提出基于快速反射镜进行光轴修正的双棱镜光束复合跟踪方法，通过建立偏转光轴与光学基台间的扰动耦合关系，实现了对双棱镜转速的实时补偿，并改进棱镜控制器以提高光束控制性能。搭建实验系统，对旋转双棱镜复合跟踪技术进行验证。在动态跟踪实验中，采用改进控制器的双棱镜的控制精度明显提高，相较于比例-积分-微分控制器和线性自抗扰控制器，所提出的改进控制器使棱镜的控制精度分别提高58.33%和32.81%，并使跟踪误差由改进前的49.03μrad和38.88μrad降低为31.15μrad。开启视轴补偿后跟踪性能进一步提高，总跟踪误差降至7.49μrad，跟踪精度提高4.16倍。实验结果表明，光束复合控制能有效提高双棱镜的跟踪精度，验证了所提方法的有效性。