透射成像系统内激光的折射与散射特性研究

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1、硕士学位论文透射成像系统内激光的折射与散射特性研究RESEARCHONLASERREFRACTIVEANDSCATTERINGCHARACTERISTICSOFTRANSMISSIONIMAGINGSYSTEMS廉成哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TN249学校代码：10213国际图书分类号：535.4密级：公开工程硕士学位论文透射成像系统内激光的折射与散射特性研究硕士研究生：廉成导师：王治乐教授申请学位：工程硕士学科：光学工程所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学C

2、lassifiedIndex:TN249U.D.C:535.4DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONLASERREFRACTIVEANDSCATTERINGCHARACTERISTICSOFTRANSMISSIONIMAGINGSYSTEMSCandidate：LianchengSupervisor：Prof.WangZhi-leAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Opt

3、icalEngineeringAffiliation：SchoolofAeronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着光电成像系统在武器制导、卫星侦察、微光夜视等军事领域的广泛运用，以光电对抗为背景对成像系统进行干扰与损伤的研究成为了信息作战的焦点。激光以其强度高、单色性好、准直性强、反应速度快等特点，使其极其容易对光电成像探测器造成干扰或损

4、伤，而激光在与成像探测器作用前，需要先通过光学系统进行成像。因此，对激光经光学系统发生折射或散射后像面的能量分布进行研究有重要意义。本文首先对激光正入射光学系统透射后像面的能量分布进行了研究。从波动光学的角度推导激光传输理论，将Collins衍射积分公式与光学ABCD矩阵联系起来，首先得到复杂光学系统的衍射积分公式，推导高斯光束经光学系统后像面的能量分布情况。以3514MM型号镜头为例，计算了532nm与1064nm激光在与该光学系统作用距离10m处不同衰减倍率情况下的像面的能量分布信息，讨论了此情况下像面的能

5、量对CCD探测器的影响。结果表明，采用激光传输理论计算的532nm与1064nm波段激光经光学系统后像面的能量可以使CCD达到饱和。其次，对激光斜入射光学系统散射后像面的能量分布进行了研究。以光束的散射传输理论为基础，通过TracePro光线追迹软件，分析激光以不同角度入射光学系统后像面的能量分布。以3514MM型号镜头为例，获取其镜筒内壁与光阑的BRDF值，通过数据处理以及曲线拟合，得到对应的ABg参数，建立了激光辐照光学系统的散射分析模型，并对532nm与1064nm波段激光以不同角度入射光学系统后像面的能

6、量分布进行了光线追迹与分析。最后，为验证理论计算获得的像面能量分布精度，进行了激光辐照光学系统物理实验。采用532nm与1064nm波段激光辐照光学系统，获得了衰减倍率60dB、90dB下像面能量分布信息。通过对比分析，提出了加入透过率参数修正激光传输变换理论的思想。此外，本文还对不同激光入射角度、探测器不同饱和阈值条件下像面的饱和像元进行了仿真与分析，计算出了不同的饱和阈值对应像面达到的饱和像元数，并分析了不同激光波段、入射角度、探测器不同饱和阈值与像面达到的饱和像元数之间的关系。关键词：光电对抗；激光传输；

7、像面能量分布；饱和像元数-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractOpticalimagingsystemshavewideapplicationsinguidedweapons,satellitereconnaissance,nightvisionandothermilitaryfields,theresearchonobstructionanddamageofopticalimagingsystemsinthefieldofphotoelectriccountermeasurehasbecomet

8、hefocusofinformationwarfare.Withitshighintensity,highpurity,goodcollimationandquickresponse,laseriseasytocauseobstructionordamagetotheopticalimagingdetector.Beforedetectedbyimagingdetector,thela