以橢球鏡為主鏡的離軸反射光學系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種以橢球鏡為主鏡的離軸反射光學系統(tǒng)，屬于強激光近距離毀傷領域。本發(fā)明光學系統(tǒng)由橢球面反射鏡(1)和拋物面反射鏡(2)組成，激光器出射的高能激光先入射至拋物面反射鏡(2)，再經(jīng)拋物面反射鏡(2)反射至橢球面反射鏡(1)，由橢球面反射鏡(1)匯聚至焦點處，對目標進行毀傷打擊。所述橢球面反射鏡(1)長軸焦點F2與拋物面反射鏡(2)焦點F1’重合，且橢球面反射鏡(1)長軸與拋物面反射鏡(2)的光軸重合。本發(fā)明在傳統(tǒng)以拋物鏡為主鏡的離軸反射光學系統(tǒng)基礎上，對光學系統(tǒng)進行了優(yōu)化，在不改變原系統(tǒng)體積、重量和加工成本的前提下，提高了出射激光在近距離的會聚能力，增強了系統(tǒng)作戰(zhàn)效力。
【專利說明】以橢球鏡為主鏡的離軸反射光學系統(tǒng)
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及離軸反射光學系統(tǒng)，特別涉及一種以橢球鏡為主鏡的離軸反射光學系 統(tǒng)，屬于強激光近距離毀傷領域。 技術背景
[0002] 根據(jù)快速發(fā)展的近距離防空軍事領域的需求，激光毀傷裝置的應用越來越廣泛。 此類激光毀傷裝置的作戰(zhàn)距離主要集中在500m?3km，因此，激光出射系統(tǒng)的會聚光斑也 需要在此作用范圍內(nèi)達到能量最大值。激光出射系統(tǒng)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式由兩片離軸拋物面鏡 構(gòu)成平行光入射，平行光出射的無焦光學系統(tǒng)。系統(tǒng)的出射激光最佳工作點在…遠處，對于 近距離的目標，系統(tǒng)依靠次鏡的軸向移動，改變主次鏡的間距，使光斑再次聚焦在不同物距 處。此類系統(tǒng)的問題在于，系統(tǒng)在500m?3km的會聚點并不理想，造成了近距離下，激光聚 焦光斑的功率密度降低，從而損失系統(tǒng)的毀傷能力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明的目的是為解決傳統(tǒng)激光出射系統(tǒng)近距離激光匯聚不理想導致的毀傷能 力弱的問題，提出一種以橢球鏡為主鏡的離軸反射光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)能在近距離工作下具 有最強的激光能量集中度。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的。
[0005] -種以橢球鏡為主鏡的離軸反射光學系統(tǒng)，由橢球主鏡和拋物面次鏡組成，激光 器出射的高能激光先入射至拋物面次鏡，再經(jīng)拋物面次鏡反射至橢球主鏡，由橢球主鏡匯 聚至焦點處，對目標進行毀傷打擊。
[0006] 采用主鏡為橢球鏡，次鏡為拋物面鏡的光學結(jié)構(gòu)。激光先經(jīng)拋物面次鏡反射，在焦 點處形成完善像點，再入射至橢球面主鏡，由橢球主鏡匯聚至焦點處，對I. 5km的目標精確 聚焦。這種結(jié)構(gòu)形式，能在近距離目標處很好的聚焦，從而提高在這些距離下，系統(tǒng)的毀傷 能力，最大限度的發(fā)揮高能激光的毀傷能力。
[0007] 有益效果：
[0008] 本發(fā)明的優(yōu)點在于利用光學設計優(yōu)化了傳統(tǒng)激光出射系統(tǒng)，用橢球面代替拋物面 做系統(tǒng)主鏡。由于橢球面主鏡比拋物面主鏡的結(jié)構(gòu)具有更小的衍射光斑和更高的能量集中 度，使得出射激光光斑更符合近距離毀傷的系統(tǒng)需求。同時，橢球面的加工工藝也未增加加 工難度，沒有造成加工成本的上升。系統(tǒng)在不改變原系統(tǒng)體積、重量和加工成本的前提下， 提高了出射激光在近距離的會聚能力，增強了系統(tǒng)作戰(zhàn)效力。因而，在近距離防空等軍事領 域有廣泛的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明橢球面反射鏡的原理光路圖；
[0010] 圖2為本發(fā)明拋物面反射鏡的原理光路圖；
[0011] 圖3為本發(fā)明兩反射系統(tǒng)的原理光路圖；
[0012] 圖4為本發(fā)明以橢球面反射鏡為主鏡的系統(tǒng)在不同距離處相同比例尺下的光斑 仿真圖；
[0013] 圖5為本發(fā)明以拋物面反射鏡為主鏡的系統(tǒng)在不同距離處相同比例尺下的光斑 仿真圖。
[0014] 附圖標記：1-橢球面反射鏡、2-拋物面反射鏡。
【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】詳細介紹本發(fā)明。
[0016] 下面以一種應用于近距離激光毀傷武器的本發(fā)明的光學系統(tǒng)為例說明本發(fā)明。
[0017] 一種以橢球鏡為主鏡的離軸反射光學系統(tǒng)，系統(tǒng)放大倍率為7倍。激光光斑 <p 50mm，先入射至次鏡即拋物面反射鏡2,經(jīng)次鏡2反射，入射至主鏡即橢球面反射鏡1， 由主鏡1會聚在I. 5km處。次鏡2可進行軸向移動，通過調(diào)焦來實現(xiàn)在500m?3km的會聚。
[0018] 參照圖1，橢球面反射鏡1有一對共軛幾何焦點Fl和F2,由F2發(fā)出的光線將嚴格 會聚于F1，沒有像差。非球面的方程為
[0019]
【權利要求】
1. 一種以橢球鏡為主鏡的離軸反射光學系統(tǒng)，其特征在于：由橢球面反射鏡（1)和拋 物面反射鏡（2)組成，激光器出射的高能激光先入射至拋物面反射鏡（2)，再經(jīng)拋物面反射 鏡（2)反射至橢球面反射鏡（1)，由橢球面反射鏡（1)匯聚至焦點處，對目標進行毀傷打擊。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種以橢球鏡為主鏡的離軸反射光學系統(tǒng)，其特征在于：所 述橢球面反射鏡（1)的長軸與所述拋物面反射鏡（2)的光軸重合。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種以橢球鏡為主鏡的離軸反射光學系統(tǒng)，其特征在于：所 述橢球面反射鏡（1)的長軸上距離所述拋物面反射鏡（2)較近的焦點與所述拋物面反射鏡 (2)的焦點重合。
【文檔編號】G02B17/06GK104407433SQ201410650735
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月15日 優(yōu)先權日:2014年11月15日
【發(fā)明者】劉琳, 李林 申請人:北京理工大學