主被動(dòng)多波長(zhǎng)光學(xué)天線的設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、光學(xué)探測(cè)與精密跟瞄的手段分為主動(dòng)與被動(dòng)兩種。被動(dòng)探測(cè)在可見(jiàn)光和紅外波段成像，其主要不足之處包括：全天候(如可見(jiàn)光在夜間)能力較弱、目標(biāo)與復(fù)雜背景光學(xué)特征提取算法實(shí)時(shí)性較差、易對(duì)假目標(biāo)死鎖(如對(duì)導(dǎo)彈尾焰而不是彈體本身的跟蹤鎖定)、距離高能激光武器的輸出波段較遠(yuǎn)(波長(zhǎng)間隔導(dǎo)致瞄準(zhǔn)偏差)等。主動(dòng)探測(cè)的全天候能力強(qiáng)、能夠提高跟蹤帶寬與實(shí)時(shí)性、對(duì)假目標(biāo)不敏感或弱敏感、接收信號(hào)的信噪比高、可采用與高能激光武器相近或相同的波長(zhǎng)，消除大氣折射率變化的波

2、長(zhǎng)選擇效應(yīng)，并降低武器系統(tǒng)復(fù)雜度；其缺點(diǎn)是短波長(zhǎng)光學(xué)主動(dòng)跟蹤對(duì)大氣湍流敏感、光學(xué)視軸的傾斜抖動(dòng)方差大、視軸穩(wěn)定性較差。 本文正是針對(duì)上述問(wèn)題，針對(duì)有大氣隨機(jī)信道的特點(diǎn)，將多種光波波長(zhǎng)、兩種探測(cè)手段結(jié)合，研究光學(xué)聯(lián)合探測(cè)跟蹤方案中的主被動(dòng)多波長(zhǎng)光學(xué)天線系統(tǒng)，以達(dá)到作戰(zhàn)條件下的全天候、高精度探測(cè)跟蹤的性能要求。論文主要內(nèi)容為： 1.介紹了光學(xué)天線的主要類(lèi)別、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與形式，對(duì)各種常見(jiàn)光學(xué)天線進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)、光學(xué)參數(shù)、成像質(zhì)量的

3、理論分析，開(kāi)展不同結(jié)構(gòu)天線的對(duì)比分析與優(yōu)化選擇，設(shè)計(jì)出多波長(zhǎng)收發(fā)合—光學(xué)天線系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)。 2.運(yùn)用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件CODEV，設(shè)計(jì)出Nd：YAG激光器的高斯光束的預(yù)準(zhǔn)直系統(tǒng)，放大倍數(shù)為5倍，半視場(chǎng)角為0.7°。對(duì)卡塞格倫系統(tǒng)的光學(xué)增益進(jìn)行分析，計(jì)算出主天線系統(tǒng)的增益為108.16dB，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了全視場(chǎng)角為2°，放大倍數(shù)為10倍，口徑為150mm的收發(fā)合—多波長(zhǎng)光學(xué)主天線。運(yùn)用CODEV對(duì)預(yù)準(zhǔn)直系統(tǒng)和主天線進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和分

4、析評(píng)價(jià)。 3.針對(duì)大氣隨機(jī)跟蹤信道，在光學(xué)天線設(shè)計(jì)中，使用分色鏡讓10.6μm以上的光透過(guò)，由碲隔汞(HgCdTe)焦平面陣列探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)；10.6μm以下波長(zhǎng)的光被反射，再增加一個(gè)分色鏡，由電荷耦合器件CCD進(jìn)行探測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)接收光學(xué)天線的多探測(cè)器不同波長(zhǎng)隔離；使用偏振分光棱鏡和1/4波片實(shí)現(xiàn)單探測(cè)器的收發(fā)光功率隔離。 4.根據(jù)光波在大氣傳輸過(guò)程中的特點(diǎn)及其主要的大氣效應(yīng)，運(yùn)用自適應(yīng)光學(xué)降低大氣湍流對(duì)系統(tǒng)性能的影響，