二维激光告警光学系统设计

由于现有单激光告警系统只能实现来袭激光一维的方位和波长等信息,提出了一种单激光告警系统同时测得二维方位信息和波长信息的新方法,该方法的光学系统主要由遮光罩、光栅、透镜组和面阵CCD组成,通过对来袭激光经过光栅后的一级和零级衍射光斑位置的判决,得到来袭激光二维方位和波长信息。通过理论分析说明了该方法的原理,并推导得出二维方位角和波长的测量公式,根据要求推导确定了光学元件参数,并通过实验验证了其可行性。实验结果显示波长分辨率小于10 nm,角度分辨率小于1x方向视场角为30,y方向视场角为15。     

一种光栅型激光告警系统设计与实现

激光告警系统是用来截获、测量、识别敌方来袭激光信号并实现自动告警的侦查设备,在现代化战场上,准确识别来袭激光的波长和入射方位角,可提升我军的生存率。为准确获取来袭激光的波长和方位角等信息,本论文基于光栅衍射原理,设计了基于DSP+FPGA的激光告警系统,采用特定的图像处理算法,实现了对来袭激光的准确识别。经试验验证:该系统能有效探测来袭激光波长范围为:800~1500 nm,精度≤10 nm,角度分辨率≤2°。     

基于正弦光栅的凝视型激光探测告警系统的设计与实现

当激光入射到正弦光栅时,会产生0级和±1级衍射谱线,通过测量衍射谱线的分布,可获得入射激光的波长及方位角信息。为了实时探测激光光源的波长和方位角,设计了一种基于正弦光栅的凝视型激光探测告警系统。介绍了系统的工作原理,推导了激光波长和方位角的计算公式,并对系统的探测精度进行了数值模拟研究。分析了光栅常数和柱面镜曲率半径对系统探测能力的影响,并且给出了相关函数。实验结果表明:当光栅常数为1/500mm、柱面镜曲率半径为20mm时,系统可实现对波长为320～1100nm、视场角为±20°范围内激光源的实时探测,波长分辨率可达到10nm,角分辨率可达到1°。     

基于正弦透射光栅的激光告警接收机研究

在光电对抗中,高速、可靠地获取敌方来袭激光的参数是实施有效对抗的关键。提出了基于正弦振幅透射光栅衍射原理的窄脉冲激光波长和入射方向的测试方法,并设计了激光告警接收机原理样机,该样机由光栅、平凸柱面镜、ATMEL公司的驱动频率为50MHz的线阵CCD探测器、高速数字信号处理器TMS320V C5509和液晶显示电路构成。结果表明,该样机可达到如下技术指标:波长范围为500～1100nm、波长分辨率≤10nm、视场范围为22.5°、角度分辨率≤1°、反应时间<0.1s、灵敏度<10mW/cm2。     

基于DSP的光栅衍射型激光告警系统设计与实现

激光告警系统是一种可对来袭激光性能参数进行实时探测的光电对抗设备。基于光栅衍射效应以及DSP 信号采集及处理系统,设计并实现了激光告警系统,可对激光的波长、方位进行探测、告警。对激光告警系统的硬件和软件的设计与实现进行了研究,建立了入射激光波长以及方位的数学模型,推导了激光波长以及方位角与激光衍射点的数学表达式,并对激光告警系统进行了实验研究。实验结果表明:该系统能有效探测来袭激光波长及其方位,可测波长范围为500~1 100 nm,方位角为13,波长最大偏差10 nm,方位角最大误差1。     

基于DSP的光栅衍射型激光告警系统设计与实现

激光告警系统是一种可对来袭激光性能参数进行实时探测的光电对抗设备。基于光栅衍射效应以及DSP信号采集及处理系统,设计并实现了激光告警系统,可对激光的波长、方位进行探测、告警。对激光告警系统的硬件和软件的设计与实现进行了研究,建立了入射激光波长以及方位的数学模型,推导了激光波长以及方位角与激光衍射点的数学表达式,并对激光告警系统进行了实验研究。实验结果表明:该系统能有效探测来袭激光波长及其方位,可测波长范围为500~1 100 nm,方位角为±13°,波长最大偏差10 nm,方位角最大误差1°。     

基于二维激光告警的闪耀光栅设计

现有光栅衍射型激光告警中,正弦光栅存在1级衍射效率较低,闪耀光栅在闪耀波长附近0级和-1级衍射效率很低,这两种光栅的缺点都降低了激光告警的可靠性。为此文中提出了一种改进型闪耀光栅。将两闪耀光栅反相对接,并且中间留一定无光栅空间,此改进可提高波长在闪耀波长附近0级和-1级的衍射效率,将有效克服传统闪耀光栅的漏报警现象。设计加工了闪耀波长为800 nm的改进型闪耀光栅,理论分析了0级和1级衍射效率;采用波长为808 nm和850 nm的光,对改进型闪耀光栅进行二维激光告警实验测试,实验结果表明,在波长为闪耀波长附近光入射时,改进型较普通闪耀光栅的0级和-1级衍射强度有很大提高,能够被CCD有效探测。该改进型闪耀光栅可有效提高二维激光告警系统的可靠性。     

基于面阵CCD的激光告警系统的图像采集与处理

光栅衍射型激光告警系统是一种基于光栅衍射效应、可实时探测来袭激光参量信息的光电对抗设备。为了获取入射激光的波长和入射角度,以光栅衍射效应为基本原理,采用面阵CCD进行图像采集、数字信号处理器进行图像处理,并依据信号特点开发了目标识别算法。通过理论分析和实验验证,设计出了一套基于面阵CCD的光栅衍射型激光告警系统的图像采集与处理系统,实现了对激光目标的探测。结果表明,该系统可有效地识别来袭激光并准确标记,具有良好的稳定性、实时性。     

激光来袭方向探测与告警系统的设计

为了探测敌方激光的来袭方向,开发了一种激光脉冲方向告警系统.该系统由光学模块、信号处理模块和显示模块组成,其探测范围为水平方向0°～360°,垂直方向0°～90°,角度分辨率30°,识别出波长为0.85,1.06和1.54 μm,脉宽不小于10ns的激光脉冲,探测功率密度下限为1 mW/cm2,其探测概率达到98%以上...     

利用光栅测量远场入射激光波长的方法研究

依据光栅衍射原理,采用电荷耦合器件CCD作为探测器,通过测量入射激光成像点在电视靶面坐标系中的脱靶量,确定光栅的入射角和衍射角,提出了一种利用固定式平面反射光栅测量远场未知方位入射激光波长的方法。介绍了该方法的原理及光学系统结构,阐述了成像点脱靶量与光栅入射角和衍射角的关系,推导了入射激光的波长计算公式,结合光学系统的结构给出了计算波长测量误差的表达式。远场测量模拟实验验证了该方法的可行性。     

激光扫描成像中旋转多面体的分析计算

对旋转多面体激光扫描成像系统作了理论描述及定量分析。为了保证扫描像点处于同一平面,将多面体置于成像物镜之前,当激光束以相对于光学系统光轴为2α角入射时,确定了入射光在多面体反射面上的位置、多面体中心转轴以及光学系统光轴三者之间的相对位置关系。推导了系统光学扫描角、扫描效率和入瞳漂移等参数的数学公式,分析了它们与入射光直径、入射角、多面体几何尺寸等因素之间的变化关系。结果表明,为减小系统的入瞳漂移和增大扫描效率,应以较小的入射角入射;进行系统设计时,若给定扫描角,扫描效率一般选择在0.4～0.7范围内较合理。     

不同入射角下的激光干扰效果研究

为了研究不同入射角下的激光干扰效果,采用逐步调节光轴指向的方法,对不同入射角下的干扰效果进行了实验研究和理论分析,取得了不同入射角下激光束在探测器上光斑位置、接收能量和光斑形状的数据。结果表明,光斑位置随入射角的增大而线性移动,对于本文中的光电成像系统而言,移动速率为入射角每增加0.1°,光斑偏离探测器中心16个像素;接收能量随入射角的增大而减小,对于本文中视场角为8°的光学系统而言,减小的幅度不超过1%;不同入射角下的激光光斑形状满足空间平移不变性。这一结果对开展激光干扰光电成像系统试验是有帮助的。     

基于氮化镓的通信波段可调DFB激光器的研究

为了利用悬空的周期可调光栅控制激光器的波长输出,采用了微机电系统技术中微驱动器与分布反馈激光器光栅相结合的结构,根据严格耦合波理论和介质平板波导理论,针对光通信的C波段,利用有限元软件COMSOL,建立了基于氮化镓的波长可调分布反馈激光器2维稳态模型。分析了1550nm处2维电场模式图以及激射波长线宽图,得到了激射波长与光栅周期的对应关系。结果表明,在光栅厚度、高度以及增益层厚度等结构参量一定的情况下,激射波长与光栅周期呈现与理论分析基本一致的似线性关系。该研究为该器件设计以及制备的后期工作开展提供了理论指导意义。     

宽带快速线性扫频激光光源的研制

报道了一种基于光栅多面镜调谐滤波器的宽带快速线性扫频激光光源。调谐滤波器由光栅和旋转多面镜组成,采用了非望远镜型利特罗布局,以简化滤波光学系统。在激光谐振腔中采用了自发辐射光谱范围互为拓展的双半导体光放大器,并将二者并联使用以确保宽光谱范围。研制的扫频激光光源的中心波长为1312 nm,扫频光谱范围为170 nm,半峰全宽为116 nm,对应于多面镜695 r/s的转速,扫频速度达到50 kHz,相应的激光输出平均功率为2 mW。该宽带快速线性扫频激光光源,尤其适用于高分辨扫频光学相干层析成像系统,轴向分辨率能达到6.5μm。     

利用光栅对字符进行相加和相减

利用光栅作为滤波器,在相干光处理系统中可对字符进行相加和相减.本文介绍利用正弦光栅和Ronchi光栅对字符进行相加和相减,对这两种情形中相加后的一级象强度进行了比较.     

高功率激光器的高速率外调制技术

高功率激光器的高速率外调制技术是空间光通信发射系统中的关键技术。系统采用光纤耦合的激光器, 有效减少了传输媒质对激光功率的损耗。为了获得大功率、高速率的激光调制信号, 采用1 mm光输入口径的铌酸钽晶体电光调制器进行光强度调制, 电光调制器的调制带宽为1 GHz, 调制方式选用外调制方式。为了保证了调制器工作在线性区域, 同时降低对电光调制器的驱动电压的要求, 系统采用了自动偏置控制技术。通过加正弦波和方波信号进行调制实验, 系统实现了激光器调制速率300 Mb/s, 输出功率100 mW的指标要求。