xingkong星空-推荐阅读 | 激光/红外双模环形孔径导引头光学系统设计

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导读

信息化前提下的战役，使切确制导兵器成为实行扑灭性冲击的主要手腕。切确制导兵器的冲击精度重要依靠扶引头的制导技能。跟着切确制导兵器的匹敌条理愈来愈多，匹敌手腕愈来愈繁杂，于多变的现代疆场情况中，单一模式的制导很难满意切确冲击的需要，以是多模复合制导光学体系获得了飞速成长。红外/激光双模复合制导技能是世界列国研究的重点，它能实现光电互补，从而降服各自的不足，又综合使用了两者的长处。红外成像体系重要用在探测场景，解除各类轻重钓饵的滋扰，辨认出欲阻挡方针。激光雷达发射激光束照亮所选方针，反射回的激光汇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颠末信息交融处置惩罚可正确辨认方针。

近日，中国电子科技集团公司第二十七研究所谢亚峰团队于《红外与激光工程》发表“激光/红外双模环形孔径扶引头光学体系设计”一文，文中先容了该团队为了实现激光/红外双模扶引头成像体系的小型化，简化光学体系布局，设计了四次反射的双模共光路环形孔径超薄成像体系，实现了仅有单一光学元件的长波红外7.7~9.5μm及激光1.064μm双模扶引头成像体系。

1 双模共光路环形孔径超薄成像体系的设计道理

环形孔径超薄成像体系仅由单块光学质料组成，超薄透镜的两个外貌均为环带非球面反射面，于差别的环带反射区域有差别的面型。成像光束经由过程超薄透镜的外环通光口径进入光学体系，颠末一系列齐心圆环反射区域落伍入位在透镜中央的探测器举行成像。激光/长波红外双模环形孔径超薄成像体系的道理如图1所示，两个差别焦距的光学体系共用一个通光口径别离成像于各自的探测器上。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。激光/长波红外双模成像体系的近轴折射式光路如图1(a)所示，于此中引入多个反射镜对于两个波段光路举行屡次折叠，经由过程分光面分散长波红外及激光波段成像光路，可以显著减小体系的轴向尺寸，如图1(b)所示。

图1激光/长波红外双模环形孔径超薄体系成像道理图

（a）双模近轴折射式布局；(b)双模近轴环形孔径反射式布局

2 激光/长波红外双模共光路环形孔径超薄成像体系的设计

设计了运用在长波红外7.7~9.5μm及激光1.064μm的双模扶引头成像体系，该体系的设计指标参数如表1所示。对于在超薄成像体系的基底质料，不仅需要思量两个波段的透过率，还有要思量质料的光学特征及加工特征。选择红外硫系玻璃IRG206作为双模环形孔径超薄成像体系的基底质料，这类质料可以经由过程周详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体系的设计指标

经由过程优化各环带面型参数并节制体系总长及口径，获得设计成果如图2所示。体系的外径直径为80妹妹，遮拦区域直径为53.4妹妹，遮拦比为0.67。颠末分光面后体系左边为长波红外波段，体系右边为激光波段，双模环形孔径超薄成像体系的轴向尺寸为28妹妹，远远小在今朝经常使用的卡式双模扶引头成像体系尺寸。激光/长波红外双模环形孔径超薄成像体系的实体布局如图3所示。图3(a)中，黄色透明区域暗示折射透光环带，银白色区域暗示反射环带，粉色区域暗示分光面。图3(b)中，银白色区域暗示反射环带，黄色透明区域暗示折射透光环带。

图2 激光/长波红外双模环形孔径超薄成像体系的光路图

图3 激光/长波红外双模环形孔径超薄体系成像实体布局。

(a)前外貌；(b)后外貌

3 结论

文中设计了一种合用在激光及长波红外波段的双模共光路环形孔径超薄成像光学体系，给出了双模环形孔径体系的设计要领。按照设计指标，完成为了体系初始布局参数的计较，经由过程环带非球面的优化，实现了长波红外7.7~9.5μm及激光1.064μm的双模环形孔径超薄扶引头成像体系，该体系的外径直径为80妹妹，轴向尺寸为28妹妹。于长波红外波段，空间频率为41.7lp/妹妹时各视场MTF曲线靠近衍射极限，MTF年夜在0.136。于激光波长、体系全视场规模内的光斑漫衍匀称，光斑弥散斑RMS最年夜值为280μm。对于双模环形空间超薄成像体系举行了无热化设计，于?40~80℃规模内，长波红外波段的MTF曲线基本稳定，各视场MTF最小值均年夜在0.13，激光波长的弥散斑外形及能量漫衍基本没有变化。思量公役后，该体系于全视场规模内的MTF年夜在0.1，具有可加工性。设计成果对于将来低成本、小型化激光/长波红外双模扶引头成像体系的实现提供了新思绪。

本文来由

发表在：《红外与激光工程》

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