用于光電吊艙的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)噪聲消除領(lǐng)域，特別地，涉及一種用于光電吊艙的光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光電吊艙呈現(xiàn)出小型化、輕量化與多功能化的發(fā)展趨勢，這就要求吊艙中的光學(xué)系統(tǒng)擁有高集成度與高探測性能，而多譜段共口徑技術(shù)能夠很好的解決系統(tǒng)小型化與多功能化這一矛盾，成為先進(jìn)光學(xué)吊艙的主要技術(shù)手段。多譜段共口徑，如可見光波段、紅外光波段與激光共用一個口徑實(shí)現(xiàn)可見光信號、紅外光信號與激光信號的接收和發(fā)射。其中，可見光與紅外光波段子系統(tǒng)為被動探測，激光子系統(tǒng)為主動探測，即激光子系統(tǒng)發(fā)射激光照射光束到目標(biāo)，并接收由目標(biāo)反射回的激光能量，實(shí)現(xiàn)測距與角跟蹤的功能。這樣，在共口徑光學(xué)系統(tǒng)中光學(xué)元件表面產(chǎn)生的激光后向散射噪聲會對激光子系統(tǒng)的探測性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不能工作。因此，共口徑系統(tǒng)中激光子系統(tǒng)消除后向散射噪聲的技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)共口徑系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]目前，光電吊艙中的激光子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)激光照射、測距與角跟蹤功能。因此，激光子系統(tǒng)中包含三個光軸:激光照射光軸、激光測距光軸、激光角跟蹤光軸。后兩種光軸統(tǒng)一為回波信號接收光軸。實(shí)現(xiàn)三光軸共口徑的光路形式主要包括:(I)應(yīng)用距離選通的方法，依據(jù)激光脈沖在系統(tǒng)、目標(biāo)之間往返的時間與激光器發(fā)射脈沖周期不同，將激光照射脈沖與目標(biāo)反射的回波脈沖分離，使激光照射脈沖與回波脈沖共用同一口徑而互不影響；
(2)應(yīng)用孔徑分割的方法，使激光照射脈沖經(jīng)過系統(tǒng)孔徑的中心，而回波信號脈沖經(jīng)由系統(tǒng)的外圍孔徑，將激光照射脈沖與目標(biāo)反射的回波脈沖分離，使激光照射脈沖與回波脈沖共用同一口徑而互不影響。
[0004]激光子系統(tǒng)中的后向散射噪聲會隨著目標(biāo)反射的回波信號一起進(jìn)入到探測器中，從而降低系統(tǒng)的探測性能。然而，第一種形式雖然可以有效的抑制系統(tǒng)中的后向散射噪聲，但采用此形式時，系統(tǒng)體積較大且系統(tǒng)的帶寬較小，不能滿足光電吊艙小型化和帶寬要求；采用第二種形式，當(dāng)系統(tǒng)在振動較大的環(huán)境中時，激光照射光軸與反射鏡中心孔無法時刻保持共軸，降低測距和跟蹤精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種用于光電吊艙的光學(xué)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的共口徑系統(tǒng)激光子系統(tǒng)的后向散射噪聲難以有效抑制導(dǎo)致的探測精度低的技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種用于光電吊艙的光學(xué)系統(tǒng)，光學(xué)系統(tǒng)包括:激光共口徑系統(tǒng)、信號發(fā)射與接收系統(tǒng)；
激光共口徑系統(tǒng)包括沿激光照射軸依次設(shè)置的激光器、第一半波片、起偏器、格蘭泰勒棱鏡、擴(kuò)束鏡、第一偏振分光棱鏡，經(jīng)第一偏振分光棱鏡透射的光線入射到信號發(fā)射與接收系統(tǒng)， 信號發(fā)射與接收系統(tǒng)用于對接收的可見光及紅外光進(jìn)行被動探測并將照射到目標(biāo)表面后的回波信號發(fā)射至第一偏振分光棱鏡；
光學(xué)系統(tǒng)還包括:設(shè)置在回波信號沿第一偏振分光棱鏡反射的反射光路上的回波接收系統(tǒng)，回波接收系統(tǒng)包括依次設(shè)置的第二半波片、第二偏振分光棱鏡，第二偏振分光棱鏡的透射光軸上設(shè)置激光測距探測器，第二偏振分光棱鏡的反射光軸上設(shè)置激光角跟蹤探測器。
[0007]進(jìn)一步地，激光器生成線偏振激光束，第一半波片用于將線偏振激光束的偏振方向旋轉(zhuǎn)使之成為平行于激光照射軸振動的激光束。
[0008]進(jìn)一步地，格蘭泰勒棱鏡的消光比大于15:1。
[0009]進(jìn)一步地，第一偏振分光棱鏡的消光比大于14:1。
[0010]進(jìn)一步地，信號發(fā)射與接收系統(tǒng)包括用于對接收的可見光及紅外光進(jìn)行被動探測的信號接收子系統(tǒng)，激光束經(jīng)信號接收子系統(tǒng)依次傳遞至離軸反射式望遠(yuǎn)系統(tǒng)、擺鏡系統(tǒng)，由擺鏡系統(tǒng)指向目標(biāo)表面，且回波信號依次經(jīng)擺鏡系統(tǒng)、離軸反射式望遠(yuǎn)系統(tǒng)、信號接收子系統(tǒng)傳遞至第一偏振分光棱鏡。
[0011]進(jìn)一步地，信號接收子系統(tǒng)包括:
第一分光鏡，設(shè)于第一偏振分光棱鏡的透射光路上，用于透射紅外光并反射可見光及激光束，
第二分光鏡，設(shè)于第一分光鏡的發(fā)射光路上，用于透射可見光并反射激光束，
反射鏡，設(shè)于第二反光鏡的反射光路上，用于將激光束反射至離軸反射式望遠(yuǎn)系統(tǒng)。
[0012]進(jìn)一步地，信號接收子系統(tǒng)還包括:
紅外光成像探測器，設(shè)于第一分光鏡的透射光路上，用于對紅外光進(jìn)行被動探測；
可見光成像探測器，設(shè)于第二分光鏡的透射光路上，用于對可見光進(jìn)行被動探測。
[0013]進(jìn)一步地，離軸反射式望遠(yuǎn)系統(tǒng)中的平行平板表面鍍制用于提高激光束透射率的增透膜。
[0014]本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明用于光電吊艙的光學(xué)系統(tǒng)，通過在激光共口徑系統(tǒng)中設(shè)置第一偏振分光棱鏡及回波接收系統(tǒng)中設(shè)置第二偏振分光棱鏡，利用偏振分光的原理，依據(jù)激光照射脈沖的偏振態(tài)與目標(biāo)反射的回波脈沖偏振態(tài)不同，將激光照射脈沖與目標(biāo)反射的回波脈沖分離，使激光照射脈沖與回波脈沖共用同一口徑而互不影響，且較于距離選通的方法，采用本發(fā)明可以有效降低系統(tǒng)復(fù)雜度，避免引入額外的機(jī)械振動誤差；系統(tǒng)處理噪聲速度快，對探測距離的變化適應(yīng)性強(qiáng)，帶寬大；有效的消除系統(tǒng)后向散射噪聲的影響，提高系統(tǒng)的探測精度。
[0015]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0016]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于光電吊艙的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例激光共口徑系統(tǒng)及回波接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中信號接收子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中后向散射噪聲消除原理示意圖。
[0017]附圖標(biāo)記說明:
10、激光共口徑系統(tǒng)；
11、激光器；12、第一半波片；
13、起偏器；14、格蘭泰勒棱鏡；15、擴(kuò)束鏡；16、第一偏振分光棱鏡；
17、第二半波片；18、第二偏振分光棱鏡；19、激光測距探測器；
20、激光角跟蹤探測器；
110、信號發(fā)射與接收系統(tǒng)；
30、信號接收子系統(tǒng)；31、第一分光鏡；
32、第二分光鏡；33、反射鏡；
40、離軸反射式望遠(yuǎn)系統(tǒng)；
50、擺鏡系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種用于光電吊艙的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)需滿足高集成度及高探測性能要求，從而滿足光電吊艙小型化、輕量化及多功能化的發(fā)展趨勢。參照圖1及圖2，本實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)包括:激光共口徑系統(tǒng)10、信號發(fā)射與接收系統(tǒng)110 ;其中，激光共口徑系統(tǒng)10包括沿激光照射軸依次設(shè)置的激光器11、第一半波片12、起偏器13、格蘭泰勒棱鏡14、擴(kuò)束鏡15、第一偏振分光棱鏡16，經(jīng)第一偏振分光棱鏡16透射的光線入射到信號發(fā)射與接收系統(tǒng)110 ;信號發(fā)射與接收系統(tǒng)110用于對接收的可見光及紅外光進(jìn)行被動探測并將照射到目標(biāo)表面后的回波信號發(fā)射至第一偏振分光棱鏡16 ;該光學(xué)系統(tǒng)還包括:設(shè)置在回波信號沿第一偏振分光棱鏡16反射的反射光路上的回波接收系統(tǒng)，回波接收系統(tǒng)包括依次設(shè)置的第二半波片17、第二偏振分光棱鏡18，第二偏振分光棱鏡18的透射光軸上設(shè)置激光測距探測器19，第二偏振分光棱鏡18的反射光軸上設(shè)置激光角跟蹤探測器20。
[0020]本實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)的工作過程如下:
激光共口徑系統(tǒng)10部分，激光器11產(chǎn)生波長λ、脈沖重復(fù)頻率的線性偏振光束，激光束經(jīng)過第一半波片12，將激光脈沖的偏振方向旋轉(zhuǎn)為成為平行于激光照射軸振動的激光束。旋轉(zhuǎn)后的線偏振光經(jīng)過起偏器13與格蘭泰勒棱鏡14，提高激光束的線偏振度。線偏振光經(jīng)過擴(kuò)束鏡15擴(kuò)束后入射到第一偏振分光棱鏡16，并全部透射，入射到信號發(fā)射與接收系統(tǒng)I1并指向目標(biāo)。反射回來的激光回波信號入射到第一偏振分光棱鏡16，并經(jīng)過反射后入射到第二半波片17。通過第二半波片17改變回波信號偏振態(tài)，將信號光脈沖經(jīng)過第二偏振分光棱鏡18全部透射到激光測距探測器19或全部反射到激光角跟蹤探測器20，亦或同時透射和反射一部分能量，再分別由激光測距探測器19與激光角跟蹤探測器20接收。
[0021]本實(shí)施例通過在激光共口徑系統(tǒng)中設(shè)置第一偏振分光棱鏡16及回波接收系統(tǒng)中設(shè)置第二偏振分光棱鏡18，利用偏振分光的原理，依據(jù)激光照射脈沖的偏振態(tài)與目標(biāo)反射的回波脈沖偏振態(tài)不同，將激光照射脈沖與目