光栅衍射型激光告警光学系统设计

为实时测量来袭激光的特征参数、入射方向等信息,设计了基于光栅的激光告警光学系统.使用正弦透射光栅,来袭激光衍射后只有零级和一级衍射,有利于信号采样和处理.该光学系统由遮光罩、正弦光栅、平凸柱面镜、线阵CCD构成.通过理论分析和计算,确定了各光学元件参数.实验结果表明,采用该光学系统的激光告警器可以实现对波长范围为500～1100 nm、波长分辨率小于等于10 nm、入射角分辨率小于等于1°、视场角为22.5°的激光测量.     

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。     

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。     

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。     

光栅衍射型超广角激光告警系统的灵敏度分析

研制了光栅衍射型超广角激光告警样机,推导了系统探测灵敏度的估算公式,用1064 nm脉冲激光在半视场角0°~78°范围内测试了样机的最小可探测能量密度。结果表明,半视场角0°~42°范围内,入射激光能量密度保持1.8 nJ/cm2基本不变的情况下,告警系统1级成像光斑的灰度值约由20逐渐减小为7;48~78°范围内,告警系统的最小可探测能量密度约由2 nJ/cm2逐渐增大为7 nJ/cm2;分析表明,随激光入射角度增大,告警系统像差增大导致成像光斑面积变大是引起告警系统最小可探测能量密度变大的主要原因。     

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。     

激光等离子体X射线背光源诊断研究

为诊断激光驱动金属靶产生X射线背光源的性能,利用椭圆聚焦特性,研制了一种背光椭圆晶体谱仪。谱仪的色散分析元件为云母(002)晶体,椭圆弯晶的焦距为1350mm,离心率为0.9586。激光束以30°角斜入射背光薄靶,且与椭圆弯晶长轴方向垂直。背光椭圆弯晶谱仪的布拉格入射角为50°~67°,衍射探测角为100°~120°,探测的波长为0.14~0.16nm,采用X射线CCD相机接收信号。利用神光Ⅱ激光装置7#和8#激光器同时聚焦轰击10μm厚的Cu平面背光薄靶,CCD成功获取了Cu等离子体X射线的类氦和Kα谱线。经解谱发现谱线有明显基底,用最小二乘法差值去噪处理后,实测谱线分辨率(λ/Δλ)大于700。     

非成像式激光告警系统的光学设计及优化

针对非成像式激光告警系统的工作特点与要求,提出并设计了一种双片式柱透镜光学结构。对柱面光线追迹以及柱透镜成像进行了深入分析,提出了一种新型像差优化方法,使其在子午方向各个视场的调制传递函数得到最大幅度的优化。此光学系统由两片硒化锌柱透镜组成,满足了1.0~4.0 m 工作波长范围,并且克服了传统单片式柱透镜和柱面反射镜视场通常小于1且聚焦线斑不理想的缺点,其视场达到20,在7lp/mm 空间分辨率条件下,边缘视场子午方向的调制传递函数值优于0.7,达到了非成像式激光告警系统的要求。     

基于柱透镜的非成像式激光定向方法

探测报知激光威胁源的方向是激光告警必不可少的一项技术指标。针对目前的告警系统的缺点,提出了一种基于柱透镜的高精度激光告警方法,并采用非成像方式对来袭激光进行定向。系统由两个相互垂直的线阵结构组成,线阵结构包括柱透镜组与线阵红外焦平面阵列。告警系统通过来袭激光在线阵焦平面阵列上线斑的偏移量来确定入射激光的水平方位角和俯仰角,从而达到对来袭激光进行定向的目的。文中阐述了该方法的基本原理及系统的结构组成,进行了误差分析,并对光学系统进行了仿真实验。实验结果表明:基于该方法的激光告警系统的视场角达到16。该方法对激光告警系统在汽车、飞机以及卫星上的应用具有十分重要的指导意义。     

使用外腔半导体激光器对远距离微小振动的干涉测量

采用中心波长为942.4nm,线宽大于3.6nm的半导体激光器,使用Littrow型自准直光栅外腔结构,得到功率恒定、模式单一稳定、线宽优于1.2MHz(Δλ<3.5×10-6nm)的激光输出;使用正弦光频调制方式完成了对远距离的微小振动(纳米量级)的测量,对振动的辐值和频率都具备良好的探测效果。     

CCD检测激光束折散宽度及在柱面镜曲率半径测量中的应用

本文介绍一种检测柱面镜曲率半径方法。该方法的基本原理是利用准直激光束通过柱面镜产生扇形折射光束,折射光束散开的宽度同柱面镜曲率半径直接相关。利用线阵CCD和微机数据处理系统,可以高精度确定折散光束宽度,进而确定出柱面半径。将这种检测技术应用于汽车灯配光镜柱面半径测量,测量精度达到2%。     

激光辐射多功能集成防护镜

为了减少和避免激光和微波辐射眼损伤,设计研制了防激光、防微波、激光探测告警为一体的多功能防护镜。该防护镜由特定功能的光学部件和光电子模块组成,包括多功能复合防护镜片、镜架和激光探测报警系统。进行了多功能防护镜复合技术研究和防护性能测试。结果表明,该防护镜在激光波长532nm,1064nm,790nm,840nm的光密度为4.0～7.28;可见光积分透过率为18.7%;微波衰减大于20dB;报警系统在532nm,1064nm和840nm激光波长能提供自动检测和声光报警,报警器的探测灵敏度为10-7/cm2;该防护镜可承受1g质量、300m/s～400m/s速率的钢制球形破片的冲击;防护镜总质量小于200g,该防护镜防护波段宽、对激光和微波的衰减倍率高、防护角大、可见波段透光性好、可分体和组合使用、体积小、重量轻、便于佩戴、适用于个人佩戴防护和光电传感器的防护。在现代光学实验和各种激光与微波作业环境,以及反恐和公共安全中是不可缺少的防护器材。