激光/红外双模环形孔径导引头光学系统设计.docx
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1、激光/红外双模环形孔径导引头光学系统设计目录1 .导读12 .双模共光路环形孔径超薄成像系统的设计原理23 .激光/长波红外双模共光路环形孔径超薄成像系统的设计24 .激光/红外导引头国内外研究现状综述44. 1.背景知识44. 2.国内外研究现状44. 2. 1.国外研究现状44. 2. 2.国内研究现状74. 3.未来发展趋势95. 4.感想和建议96. 结论91 .导读信息化条件下的战争,使精确制导武器成为实施毁灭性打击的重要手段。 精确制导武器的打击精度主要依赖导引头的制导技术。随着精确制导武器的对 抗层次越来越多,对抗手段越来越复杂,在多变的现代战场环境中,单一模式 的制导很难满足精
2、确打击的需要,所以多模复合制导光学系统得到了飞速发 展。红外/激光双模复合制导技术是世界各国研究的重点,它能实现光电互 补,从而克服各自的不足,又综合利用了二者的优点。红外成像系统主要用于 探测场景,排除各种轻重诱饵的干扰,识别出欲拦截目标。激光雷达发射激光 束照亮所选目标,反射回的激光会聚到探测器上以提取频谱幅度、相位等多种 信息。将这两种传感器提供的多种信息经过信息融合处理可准确识别目标。近日,中国电子科技集团公司第二十七研究所谢亚峰团队在红外与激光 工程发表“激光/红外双模环形孔径导引头光学系统设计”一文,文中介绍了该 团队为了实现激光/红外双模导引头成像系统的小型化,简化光学系统结构,
3、 设计了四次反射的双模共光路环形孔径超薄成像系统,实现了仅有单一光学元 件的长波红外7.79.5m和激光1.064m双模导引头成像系统。2 .双模共光路环形孔径超薄成像系统的设计原理环形孔径超薄成像系统仅由单块光学材料构成,超薄透镜的两个表面均为 环带非球面反射面,在不同的环带反射区域有不同的面型。成像光束通过超薄 透镜的外环通光口径进入光学系统,经过一系列同心圆环反射区域后进入位于 透镜中心的探测器进行成像。激光/长波红外双模环形孔径超薄成像系统的原 理如图1所示,两个不同焦距的光学系统共用一个通光口径分别成像在各自的 探测器上。图1中红色成像光束是激光成像波段,蓝色成像光束是长波红外波 段
4、。激光/长波红外双模成像系统的近轴折射式光路如图1(a)所示,在其中引 入多个反射镜对两个波段光路进行多次折叠,通过分光面分离长波红外和激光 波段成像光路,可以显著减小系统的轴向尺寸,如图1(b)所示。(a)(b)图1激光/长波红外双模环形孔径超薄系统成像原理图双模近轴折射式结构;(b)双模近轴环形孔径反射式结构3 .激光/长波红外双模共光路环形孔径超薄成像系统的设计设计了应用于长波红外7.79.5m和激光1.064m的双模导引头成像系 统,该系统的设计指标参数如表1所示。对于超薄成像系统的基底材料,不仅 需要考虑两个波段的透过率,还要考虑材料的光学特性和加工特性。选择红外 硫系玻璃IRG20
5、6作为双模环形孔径超薄成像系统的基底材料,这种材料可以 通过精密模压实现批量化加工。表1激光/长波红外双模环形孔径超薄成像系统的设计指标LUIRLaserEffective focal length mm7053.8Effective entrance aperture mm53.853.8Effective FW1.31.0Wavelength m7.7-9.51.064Field ofview (o)810Detector mm7.686.14410Length of s)stem mm Python5和A-Darter采用了双色红外成像制导技 术。由于这一代导弹的空间分辨力和光谱分辨力较
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