“猫眼”效应在激光侦听中的应用研究

光电设备或光学瞄准设备的光学窗口对入射激光具有较强的反射特性,该特性被称为"猫眼"效应。"猫眼"效应具有2个特点:1)能使反射光线沿入射光的方向返回;2)可以获得高质量的反射光。因此,"猫眼"效应能够很好的解决激光侦听中高质量信号光的获取问题。本文从理论上分析了"猫眼"效应的产生机理,论述了基于"猫眼"效应的激光侦听技术原理,并对"猫眼"效应应用中的一些问题做了讨论。     

基于减弱“猫眼效应”的隐身技术研究

针对激光主动探测技术对光电装备造成的探测威胁,在有限改变光电设备结构和牺牲成像质量前提下,提出了一种基于减弱“猫眼效应”的隐身技术.运用矩阵光学追迹法对这种隐身技术作定量分析,并用实验进行验证.研究结果表明:有限改变光电设备结构能有效地减弱“猫眼效应”,从而达到隐身效果.     

激光主动侦察技术的原理研究

激光主动侦察是利用光学系统后向反射的“猫眼”效应对战场上敌方的光电装备进行定位和识别，以便有效防护和准确攻击．本文介绍的激光主动侦察技术是光电主动侦察告警的手段之一．它兼具激光测距和光学目标识别两种功能．     

“猫眼”效应在激光干扰效果实时评估中的应用

为了对非合作条件下激光干扰效果进行实时评估,根据“猫眼”效应形成原理,提出一种利用猫眼回波强度来评估激光干扰效果的新方法。分析了激光入射角、激光发射功率与距离对“猫眼”回波功率的影响,研究并实验验证了“猫眼”回波功率与光电成像系统被激光干扰效果之间的关系。结果表明,“猫眼”回波功率受激光干扰距离和干扰激光入射角影响最大, 当对抗反坦克导弹时,回波探测器离激光源的距离超过50m, 回波功率和干扰持续时间显著下降,可见“猫眼”效应原理用于激光定向干扰效果实时评估是可行的。这一结论对激光定向干扰设备技术研究具有一定的参考意义。     

卡塞格伦镜头的猫眼效应激光反射特性

卡塞格伦(Cassegrain)及类卡塞格伦式光学镜头在光电装备中应用广泛.为了研究具备卡塞格伦式光学镜头的光电装备所特有的猫眼效应特性,采用ZEMAX光学设计分析软件建立了卡塞格伦镜头反射模型,利用物理光学传输方法仿真分析了其猫眼效应反射特性,并得出了猫眼效应可探测入射角范围.对一特定卡塞格伦镜头进行了激光辐照实验,得到了猫眼效应反射光斑图像,测试了猫眼效应绝对反射率以及反射光发散角.结果表明,当发射系统位于该卡塞格伦镜头的视场内时,可以探测到猫眼效应反射光,中心遮挡造成原路返回处光强分布中心能量降低,猫眼效应绝对反射率为11.48%,反射光发散角为3.3 mrad,按照假设条件可以满足30 km内激光主动探测的需要.     

基于“猫眼效应”的Nd:YAG激光谐振腔

阐述了“猫眼效应”的基本原理,分析了将“猫眼”目标作为激光谐振腔腔镜,取代普通激光器球面腔镜,获得激光振荡的可能性;计算了“猫眼”目标作为激光腔镜时的等效反射率,指出利用激光在其焦平面的聚焦特性实现激光干扰的新方法。并在实验中得到证实。     

色差对猫眼系统回波影响的理论与实验

利用光学窗口"猫眼效应"进行的激光主动探测易受探测激光波长的影响.建立透射式光学系统猫眼效应的色差理论模型,分析了由探测激光波长与透射式猫眼系统工作波段不匹配所产生的色差对激光主动探测的影响,并设计实验对理论分析结果进行验证.结果表明:由探测激光波长与透射式猫眼系统工作波段不匹配产生的色差,使猫眼系统的焦点发生偏移,导...     

主动探测回波激光脉冲时域特性

利用猫眼效应原理实施目标主动探测,能够快速、准确发现空间光学侦察设备。激光脉冲辐照不同的反射目标,产生回波经大气传输后具有不同的脉冲展宽,利用该特性可实现对不同目标的识别和定位。利用光子散射理论分析了近地面气溶胶散射效应引起的脉冲展宽,给出了影响脉冲展宽的主要因素,建立了猫眼和漫反射背景回波脉冲展宽的计算物理模型;为验证模型,设计并实施了基于飞艇平台的动态主动探测验证实验,实验结果表明:激光脉冲经过8～10 km斜程大气传输,猫眼和飞艇背景漫反射回波分别展宽了20～30 ns和90 ns,与物理模型计算值具有较好的一致性,验证了物理模型的正确性,该模型可为区分和提取猫眼回波信号提供理论依据。     

目标反射特性与“猫眼”效应研究

对激光应用技术领域主要涉及的漫反射目标进行反射特性分析,着重对近年来关注较多的光学镜头的"猫眼"效应做技术探讨,给出试验数据,浅析其应用.     

光学系统的球差对激光主动侦察的影响

利用光学窗口“猫眼效应”进行的激光主动侦察易受光学镜头的像差的影响。通过建立球差光学系统“猫眼效应”的理论模型,并运用数值仿真计算的方法,分析了目标光学系统的球差与侦察激光的回波发散角、接收功率以及最大侦察距离等参数的关系。结果表明目标光学系统的球差会明显增大回波发散角、降低回波接收功率和减小最大侦察距离,对激光主动侦察造成不良的影响。     

离焦量对“猫眼效应”反射特性的影响

为了研究目标光学系统在焦平面反射元件离焦情况下的"猫眼效应"反射特性,采用ZEMAX光学设计及分析软件对"猫眼"目标进行建模和仿真,得出了入射激光通过"猫眼"目标后的能量通过率、后向反射激光束的发散角、远场光斑及其能量分布情况等特性,以及正负离焦量对反射特性影响的区别,并且得出在离焦情况下能够产生"猫眼效应"后向反射光所必需的入射激光束的入射角范围.结果表明,离焦量对"猫眼效应"后向反射光特性有决定性的影响,尤其是对远场光强影响较为显著,这为激光主动探测体制的探测能力分析提供了可靠性依据.     

激光主动探测系统的探测能力分析

为了能够准确获取"猫眼"光学系统激光反射回波信号方向性和发散度的信息,基于光学系统"猫眼"效应和高斯光束的变换规律,依据激光大气传输的衰减和强度闪烁特性,给出了激光主动探测系统回波能量衰减和起伏的数学模型.结合野外试验分别对焦平面光学系统和离焦光学系统的关键指标进行了工程计算、分析论证和比较,结果表明:在激光主动探测系统探测识别时,可根据回波信号强度来识别不同类型的目标:同时对激光在大气传输中能量的衰减和光强的起伏进行了工程计算和分析论证,结果表明:大气湍流会大幅度降低激光主动探测系统的探测距离.     

“猫眼效应”的物理模型及证明

本文阐述了光学系统中存在的"猫眼效应"物理模型,利用傅氏变换性质证明了"猫眼效应".当激光光束以任一角度入射至"猫眼"光学系统时,将沿入射光方向返回。对普通目标和"猫眼"目标的光学反回率作了比较。     

CCD损伤进程中光学成像系统猫眼回波特性研究

建立了CCD损伤进程中光学成像系统猫眼回波探测系统,记录了CCD损伤进程中光学成像系统猫眼回波功率与猫眼回波偏振度数据并绘制了变化曲线,分析了猫眼回波特性的变化机理、CCD损伤状态与猫眼回波功率、偏振度变化之间的联系,研究得出:光学成像系统CCD探测器件受脉冲激光辐照产生点损伤、线损伤至全靶面损伤进程中,猫眼回波功率、偏振度变化与CCD损伤状态变化没有良好的相关性,提高损伤激光能量使CCD受到首个脉冲辐照时完全损伤,在0~8个脉冲损伤进程中,猫眼回波功率与偏振度先增大后减小,再增大最后不断减小,可以此规律对CCD是否完全损伤进行判断。     

影响激光主动探测效能的机理研究

利用猫眼效应可对光电装备进行主动探测。面对环境的复杂性,寻求提高主动探测效能的方法尤为重要。建立猫眼效应分析模型,分析影响猫眼效应回波效能的作用机理,利用入射角,离焦量等参数推导出回波能量平均照度表达式,分析制约主动探测能力的因素从而寻求提高探测概率的方法,并利用FRED进行仿真。研究表明：离焦量产生回波发散角降低回波能量;微量的入射角在不改变有效通光口径的同时可以降低回波发散角;利用探测激光波长和发散角可以弥补猫眼系统固有的离焦量从而提高探测能力;仿真结果证实了这个结论。     

基于APD的“猫眼”目标主动探测系统信噪比分析

信噪比是表征激光主动探测系统性能的重要指标,通过分析雪崩光电二极管(APD)的噪声来源和离焦“猫眼”目标回波功率,建立了APD探测器的信噪比模型,分析了离焦量、目标距离、激光发散角对APD探测器信噪比的影响,并进行了数值模拟分析,结果表明:离焦量的增大会引起“猫眼”目标回波功率变小,进而使APD探测器信噪比减小;“猫眼...     

基于“猫眼”效应探测隐身飞机的系统构想

利用隐身飞机光学窗口的“猫眼”效应，采用激光雷达对其有源精确定位的方法，给出了系统构成及定位流程，计算了背景辐射的影响，结果表明此种影响可不予考虑。介绍了由接收机探测阈值确定发射峰值功率阈值的方法，选定了系统工作参数，结果表明，此系统可在3 s内将目标精确定位至2 m×2 m（8 km）或2.5 m×2.5 m（10 km），满足后续对其致盲或摧毁的战术要求。