主被動多波長光學天線的設計與仿真.pdf

1、光學探測與精密跟瞄的手段分為主動與被動兩種。被動探測在可見光和紅外波段成像，其主要不足之處包括：全天候(如可見光在夜間)能力較弱、目標與復雜背景光學特征提取算法實時性較差、易對假目標死鎖(如對導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(波長間隔導致瞄準偏差)等。主動探測的全天候能力強、能夠提高跟蹤帶寬與實時性、對假目標不敏感或弱敏感、接收信號的信噪比高、可采用與高能激光武器相近或相同的波長，消除大氣折射率變化的波

2、長選擇效應，并降低武器系統(tǒng)復雜度；其缺點是短波長光學主動跟蹤對大氣湍流敏感、光學視軸的傾斜抖動方差大、視軸穩(wěn)定性較差。 本文正是針對上述問題，針對有大氣隨機信道的特點，將多種光波波長、兩種探測手段結(jié)合，研究光學聯(lián)合探測跟蹤方案中的主被動多波長光學天線系統(tǒng)，以達到作戰(zhàn)條件下的全天候、高精度探測跟蹤的性能要求。論文主要內(nèi)容為： 1.介紹了光學天線的主要類別、基礎結(jié)構與形式，對各種常見光學天線進行結(jié)構參數(shù)、光學參數(shù)、成像質(zhì)量的

3、理論分析，開展不同結(jié)構天線的對比分析與優(yōu)化選擇，設計出多波長收發(fā)合—光學天線系統(tǒng)的初始結(jié)構。 2.運用光學設計軟件CODEV，設計出Nd：YAG激光器的高斯光束的預準直系統(tǒng)，放大倍數(shù)為5倍，半視場角為0.7°。對卡塞格倫系統(tǒng)的光學增益進行分析，計算出主天線系統(tǒng)的增益為108.16dB，在此基礎上，設計了全視場角為2°，放大倍數(shù)為10倍，口徑為150mm的收發(fā)合—多波長光學主天線。運用CODEV對預準直系統(tǒng)和主天線進行結(jié)構優(yōu)化和分

4、析評價。 3.針對大氣隨機跟蹤信道，在光學天線設計中，使用分色鏡讓10.6μm以上的光透過，由碲隔汞(HgCdTe)焦平面陣列探測器進行探測；10.6μm以下波長的光被反射，再增加一個分色鏡，由電荷耦合器件CCD進行探測，從而實現(xiàn)接收光學天線的多探測器不同波長隔離；使用偏振分光棱鏡和1/4波片實現(xiàn)單探測器的收發(fā)光功率隔離。 4.根據(jù)光波在大氣傳輸過程中的特點及其主要的大氣效應，運用自適應光學降低大氣湍流對系統(tǒng)性能的影響，