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《电子科技大学》 2006年
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宽视场有增益光学系统研究

何武光  
【摘要】: 现代战场上,激光武器及其对抗已显得日益重要,采用激光技术实现目标间敌我识别,也成为战场制胜的有效手段。传统的激光敌我识别器激光编码脉冲频率低,通信保密性差,使用连续波激光器经调制后激光编码脉冲频率高,保密性好,但输出激光功率较低,难以达到激光告警分机探测接收的要求。 本文正是针对上述问题,从激光辐射探测光学系统的视场和光学增益出发,研究宽视场有增益光学系统,解决大视场和小光敏面匹配的矛盾,增强接收到的光功率,提高探测灵敏度,降低对激光辐射源功率的要求,从而降低相应激光器的成本。 首先阐述了凝视型激光辐射探测光学系统的工作原理,推导了光学天线阵列激光告警系统中光学窗口数与光学单元视场角应满足的关系。 然后通过对典型宽视场有增益光学单元的光学增益分析,选取合适的红外光学材料,给出了宽视场有增益光学系统初始设计方案,并用光学设计软件进行结构优化和分析评价。 针对初始设计方案的不足,提出两种改进的设计方案:反远距方案和像方远心方案,通过高斯光学和初级像差理论求解出光学系统初始结构,利用光学设计软件进行像差分析和优化,并且对设计的光学系统组成凝视型光电对抗设备时光学单元阵列分布进行了简单分析。 反远距设计方案中物镜采用二片式反远距结构,增大了视场和后工作距离,弯月型负透镜在前,具有平衡像差和棱镜的偏向作用;物镜后放置高折射率标准超半球型浸没透镜,满足小光敏面探测器接收。分析结果表明:系统光学增益15.33,视场角60°,像高0.99mm,结构紧凑,可有效降低对激光辐射源功率的要求。 像方远心设计方案同样采用反远距结构,并设计成像方远心系统,改善了边缘视场的照度,没有采用浸没透镜,减小了对装配工艺的要求。分析结果表明:系统光学增益13.43,视场角40°,满足宽视场有增益光学系统的要求。 最后根据实验室条件设计加工了浸没透镜,构建了一个初步的实验系统来验证超半球浸没透镜的光学增益,证明了宽视场有增益光学系统设计方案的可行性。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN249

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