宽光谱激光测光学系统设计.pdf

摘要随着激光技术的发展,光电对抗成为现代战争中的重要一环,各国对激光威胁的侦察、探测和告警工作都极为重视。针对短脉冲激光信号的探测一直是人们关注的课题,本文所介绍的激光告警装置能够实现对宽光谱、大视场脉冲激光波长及方位的探测。本文的工作重点是对ǔし段诼龀寮す庑藕沤凶既贰⒖焖佟实时的检测与识别。主要内容包括三个方面:杓屏艘惶谆谟阊弁妇档墓庋Ы邮障低常佣Vち吮炯す飧婢低尘有很大的视场范围。捎谔讲夥段Х治、两段,所以采用了两套光谱分光系统。以全息凹面光栅为色散系统简化了光学分光系统的组成,使激光告警装置小型化得到了实现。通过光学分光系统与光学接收系统的有效耦合,极大降低了光能的损耗,提高了装置的灵敏度。诎济婀庹し匠淌酵频剂死聪す獠ǔぜ胺轿欢ū甑谋泶锸健Mü罅测量,以及曲线拟合的方法,很好地校正了系统的误差,提高了波长定标公式的精确度,使本告警装置具有很大的可靠性。最终将整套光学系统进行了集成化,使本告警装置实现了小型化、集成化的目标。关键词:激光告警装置光学接收系统光谱分光系统全息凹面光栅
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第一章绪论研究背景干扰等对抗措施。从年代的初级形式——激光报警器:可实时判断激光威胁的激光告警装置发展现状随着激光技术的发展,在现代军事和新型武器系统中,激光高能辐射武器,激光制导武器,激光侦察、探测、跟踪设备已经有了相当重要的地位,这也使得光电对抗成为现代战争中的重要一环。光电对抗系统的作用就是要侦察、探测、跟踪敌方的光电设备、光电制导武器以及大功率激光武器,确定其位置,检测其特性,并判明其威胁程度,发出报警信号【。激光告警设备是一种用于截获、测量、识别敌方激光威胁信号并实时告警的光电侦察设备。战场激光信号主要来源是激光测距机和激光制导武器。激光告警技术通过识别来袭激光信号的各项参数,对激光武器的工作方式做出准确的判断,从而选定最终的干扰模式。其中激光威胁光谱识别技术是分辨激光制导武器威胁种类的关键,是选择激光干扰方式的重要依据【激光告警装备通常装载于飞机、舰船、坦克及单兵头盔上,或安装在地面重点目标上,对激光测距机、目标指示器、激光束制导照射器、激光雷达、激光制’导武器的激光信号进行实时探测、识别和告警,以便载体适时地采取规避或施放存在并粗略判断激光来袭方向,到现在研制的具有多种性能的高级形式激光告警’,接收机:不仅能实时报警,而且能探测某些激光参数包括位置较、激光波长、能量、重复频率及编码等。国内外对激光威胁的侦察、探测和告警工作都极为重视,先后研制了多种形式的激光告警接收机对于激光告警、侦察接收设备,要求有相当宽的动态范围,这样才能保证高的截获率和低的虚警率,而且还希望能获得足够多的侦察信息,以便识别和采取有效的对抗措施。因此,在设备的研制中采用了多种技术和方案。其工作原理也截然不同,激光告警设备按探测工作原理分为光谱识别型、成像型、相干识别型、全息探测型等类型。目前军用激光装备的工作波长主要有等有限几个。若探测装置探测到其中某个波长的激光能量,那就意味着可能存在激光威胁,这就是光谱识别型激光告警接收机的设计依据。对光谱识别型激光告警设备的光学系统而言,定位分辨力特别是方位分辨力是该类型设备设计的一个重要参数。
定向精度达笥遥浣欠直媛时冉细撸徊捎肅成像器件,像元尺寸小咖任意方位的来袭激光束,将其成像于朋×斡像元的嬲笊嫌枰韵告警器,它采用凝视幼立体角的等距投影型鱼眼透镜收集半球空域内成像型激光告警设备通常采用鱼眼透镜和红外电耦合器件或位置传感探测器骷S诺闶牵菏映〈螅捎糜阊弁妇悼墒迪秩ǹ沼虻哪蛹嗖猓恍枰I描,不存在由于扫描而可能引起的漏探测;降低覆盖空域、减小视场后,它可使级>ǘ榷ㄎ惶峁┝讼染鎏跫恍榫实停捎盟ü獾篮椭〖跫际酰吮景干扰,突出了激光信号,大大降低了虚警率。该类型的典型产品是美国的示。其工作波长为,覆盖空域为半球范围轿┭。.。胁定向精度为。相干识别型激光告警设备利用干涉仪作为光学接收系统以识别来袭激光。利用法布里一珀罗干涉仪和迈克尔逊干涉仪原理的激光告警设备,是目前比较实用的相干识别型激光告警设备。前者用法布里一珀罗干涉滤波器和光电二极管探测器;后者用球面迈克尔逊干涉仪和面阵阆窕讲饫聪す獠耐脑不贰迈克尔逊型由于成本等因素,使用的较少;法布里一珀罗型的典型产品为美国的/鳹,它有四个探测头和一个接口比较器,可实现7轿唤强沼蚋哺恰全息探测型激光告警设备与采用阵列探测器的激光告警装置相比,虽均用光电二极管作为传感器,但却能在告警的同时测定激光的来袭方向,还可利用全息场镜系统的色散特性识别激光波长。与相干型激光告警接收机相比,全息探测型激光告警设备具有光路简单、反应速度快、成本低、稳定性能好等优点,不仅可以被用来取代普通的光学透镜,而且还可以用它来扩展光学系统的应用范围和功以上几种类型的激光告警设备都或