窄脈沖激光波長測試技術(shù)研究.pdf

1、隨著光電技術(shù)和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，光電對抗武器以驚人的速度得到發(fā)展，成為世界各軍事大國競爭的焦點之一。在“海灣戰(zhàn)爭”、“科索沃戰(zhàn)爭”和“伊拉克戰(zhàn)爭”中，各種激光設(shè)備以其精確測距，精確制導和精確打擊能力已成為現(xiàn)代戰(zhàn)場上重要的武器裝備，給戰(zhàn)場上各作戰(zhàn)平臺帶來了嚴重威脅。為了對抗這些威脅，需要及時、準確探測來襲激光的方位、波長和威脅等級，根據(jù)探測結(jié)果，我方采取措施，對敵方作戰(zhàn)的光電武器與裝備實施有效干擾，使敵方光電武器裝備失靈，削弱、壓制、甚

2、至摧毀其作戰(zhàn)能力。本論文主要研究來襲窄脈沖激光波長測試技術(shù)。 鑒于課題研究的重大意義，本項工作得到國家基金委、山西省留學基金委、山西省教育廳和山西長城微光夜視有限公司的高度重視，分別給與基金支持，希望研究能有所突破，將來列裝到各種武器平臺，提高我軍的整體作戰(zhàn)水平，實現(xiàn)“科技強軍”的跨躍式發(fā)展。 分析了目前激光技術(shù)在軍用激光測距儀、激光指向器和可調(diào)諧激光器的特性參數(shù)和脈沖波長測試的發(fā)展，提出了基于光纖光譜儀的測試方案。

3、 本論文不僅給出了光纖光譜儀設(shè)計的光學結(jié)構(gòu)，詳細討論了各種衍射光柵及探測器的工作原理，特別是CMOS圖像的發(fā)展、原理和技術(shù)參數(shù)，還簡單介紹了光纖束的基本知識。 在詳細分析了窄脈沖YAG激光在大氣傳輸中的各種衰減的基礎(chǔ)上，論文分析、計算到達探測器的功率密度和靈敏度，給出了強太陽背景噪聲下，如何選擇探測器的掃描頻率，提高信噪比的計算式，最后還給出了光譜分辨率計算公式。 為了驗證光纖光譜儀能否對任意方向、任意時刻來襲的短脈

4、沖激光波長進行探測，我們用激光測距儀和光纖光譜儀，進行了室內(nèi)、外窄脈沖激光波長散射測試實驗；室外近距窄脈沖激光波長直射、斜入射測試實驗和基于望遠光學系統(tǒng)的遠距離短脈沖激光波長直射、斜入射測試實驗。實驗驗證了光纖光譜方案的正確性，說明：光纖光譜儀完全可以在野外、強太陽光背景下對脈沖激光器發(fā)出的窄脈沖激光進行準確測試；信號幅度的大小跟入射窄脈沖激光的方向有直接的關(guān)系；背景噪聲與光纖光譜儀積分時間有直接關(guān)系，尤其對可見光而言；采用望遠光學系統(tǒng)

5、可準確采集來襲窄脈沖激光，明顯提高輸出信號幅度，可探測到更遠的信號，但是由于望遠光學系統(tǒng)自身接收范圍有限，不能實現(xiàn)較大視場探測。 為了增大接收角、入射面積，以盡可能實現(xiàn)寬視場、任意時刻的窄脈沖進行探測，論文在測試了光纖束接收角后，分析了反射光錐和光纖光錐的原理，進行了接收角測試結(jié)果，給出了反射光錐和光纖光錐分別與光纖束耦合的測試方案和結(jié)果，分析并測試了光纖光錐的透過率。結(jié)果表明：如果以功率降到最大值的50％為判斷依據(jù)，采用光錐光

6、學天線，接收角為16°，光學增益達10倍；光纖光錐接收角為32°，但光學增益僅2倍。采用單積分球?qū)τ诠饫w光錐、光纖面板等光纖傳像器件透過率的測試是切實有效的，此方案比較雙積分球方案結(jié)構(gòu)更顯簡單。 針對前端帶有反射光錐的光纖光譜儀接收角不大，提出多個反射光錐拼接陣列的思想以凝視近180°的區(qū)域探測偵察。同時針對野外、太陽閃爍、戰(zhàn)場上的干擾光源、電磁干擾和宇宙射線等干擾信號。通過理論分析和實驗兩方面用時間識別法或光譜寬度法可以行排除

7、上述各種火光干擾。系統(tǒng)采用采用光學器件和CCD或CMOS線陣圖像傳感器(傳輸?shù)氖菙?shù)字信號)極大的增強了抗電磁干擾性能，宇宙射線和核輻射的能力。 論文的創(chuàng)新之處如下：1提出用光纖光譜儀對窄脈沖激光波長進行測試的技術(shù)方案，并進行了一系列實驗從原理上驗證了該方案的技術(shù)可行性。 2提出用錐形器件來增強入射光通量，提高信號幅度，增大探測距離；改善信噪比的方法，為該技術(shù)用于未來戰(zhàn)場短脈沖激光波長探測奠定基礎(chǔ)，確定了采用前端帶有反射光