一种改进的激光测距机接收光学系统
一种改进的激光测距机接收光学系统
作者:薛骊瑶;朱晓凯
随着各国作战能力的不断加强,面对日趋严重的 地空导弹和空空导弹 的威胁,未来反导形势愈加严峻。在此基础上提出了我国未来空、地、海一体化的 反导体系架构设想,同时对激光测距仪的高精度、快速、 实时远距离测距技术的要求也在不断提高 。
从提高激光测距机的性能来看,提高对目标 回波的接收灵敏度比提高射向目标 的激光功率更 有效,因为提高接收灵敏度不会增加激光测距机 的体积、质量和功耗,而提高发射功率将使它们大 大增加。接收系统设计时既要考虑提高对小目标的测距能力,增大接收视场,又要兼顾限制背景( 特别是近距离背景)杂散光,传统技术是采用在 接收光学系统中加入视场光阑来降低背景噪声。
针对提高测距威力、尺寸受限、重量控制,大 口径、长焦距等难点,本文中提出采用改进型接收 光学系统实现系统小型化、轻量化,并对远距离小 目标光信号的提取、提高测距能力有较深远意义 的影响,属于提高固体脉冲激光测距机测距能力 的一种有效接收光学设计改进。
2 改进型接收光学系统形式及特点
传统结构形式物镜和目镜需分别校正像差,故物镜物镜设计难度大,一般儒胶合镜或三分离镜片组合,加大了光学系统的重量和成本。 通过设计与接收视场相匹配的视场光阑,充分利用视场光阑对成像范围的限定特性抑制杂光,但因光阑微细加工水平带来的公差影响,故消杂光效果会有所削减。 改进型结构形式采用简洁的大口径非球面光学系统 设计,减少镜组数戴,提高光学增益并实现系统轻量化;同时采用伽利略式结构并加入挡光环的设计形式实现系统小型化并能有效减少进入光电探测器探测面的杂散光、抑制噪声、提高探测灵敏度。 图1,图2为传统与改进型接收光学系统的设计形式。
3 消杂光挡光环的程序化设计原理及实现
挡光环的布置采用与镜筒内壁垂直的梯度布置。 其核心思想是不让杂光直接或是经镜筒内壁多次反射入射到探测器光敏面上,且保证挡光环的布置不遮拦视场角以内的光线。为挡光环的消杂光路径[2] 。入射光线l 的反射光线 1 被右侧挡光环 EF 阻挡;杂散光4 与入射光l之间的散射光直接从镜筒入口出射,或由左侧挡光环散射或反射出镜筒入口;杂散光4 与杂散光2之间的散射光直接进入右侧光学系统入口,或经过右侧挡光环散射或反射进入光学系统入口,其杂散光向着光学系统 传播;杂散光6再次在挡光环GH上发生散射与反射, 向着光学系统入口的方向传播。
所谓程序化设计主要是基于程序,用参数控制其设计过程,通过优化获得 挡光环的最佳参数。挡光环梯度布置的程序化设计方法图中字母约定如下:大写字母表示水平坐标值,小写字母表示半径;箭头向上为正值、箭头向下为负值;0为半视场角。 由通光孔径(同时考虑加工和安装误差)可确定最后一个挡光环的高度,再由半视场角和遮光罩总长(BA)可以求出第 一个挡光环的高度。
4 光学系统设计
4. I 光学系统技术指标
(I)波长入:I 064 nm;
(2)通光口径D:如20mm;
(3)视场2w:土l.25 mrad;
(4)光敏面尺寸:心.8mm;
(5)杂散光抑制角:土10°;
(6)点源透射比PST:
本文章转自爱学术(aixueshu.com),如有侵权,请联系删除