激光半主动导引头光学系统设计

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1、第４６卷第５期激光与红外Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．５２０１６年５月ＬＡＳＥＲ＆ＩＮＦＲＡＲＥＤＭａｙ，２０１６文章编号：１００１５０７８（２０１６）０５０５２７０５·激光应用技术·激光半主动导引头光学系统设计刘智颖，邢天祥（长春理工大学光电工程学院，吉林长春１３００２２）摘要：激光制导导引头是当今最常用的制导装置，本文设计的激光半主动制导导引头由光学接收系统和一个四象限探测器组成。本文对四象限探测器的工作原理进行了分析介绍。结合激光器的发射功率、作用距离与四象限探测器的参数，对导引头光学系统参数进行了计算与分析，得到了系统入瞳的最小尺寸。应用ＺＥＭＡＸ软件对激

2、光半主动导引头的光学系统进行了优化设计，并通过包围圆能量曲线、光斑均匀性等对光斑质量进行了评价。使用ＭＡＴＬＡＢ软件对能量曲线进行拟合，根据拟合曲线对光斑的能量分布进行评价。关键词：激光半主动导引头；光学系统设计；四象限探测器；光斑质量中图分类号：ＴＪ７６５；ＴＮ２４９文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０７８．２０１６．０５．００３ＯｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｆｏｒｌａｓｅｒｓｅｍｉａｃｔｉｖｅｇｕｉｄｅｄｓｅｅｋｅｒＬＩＵＺｈｉｙｉｎｇ，ＸＩＮＧＴｉａｎｘｉａｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉ

3、ｎｇ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＬａｓｅｒｇｕｉｄｅｄｓｅｅｋｅｒｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｇｕｉｄｉｎｇｄｅｖｉｃｅＴｈｅｌａｓｅｒｓｅｍｉａｃｔｉｖｅｇｕｉｄｅｄｓｅｅｋｅｒｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆａｎｏｐｔｉｃａｌｒｅｃｅｉｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄａｆｏｕｒｑｕａｄｒａｎｔｄｅｔｅｃｔｏｒＴｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｆｏｕｒｑｕａｄｒａｎｔｄｅｔｅｃｔｏｒｗａ

4、ｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｌａｓｅｒｔｒａｎｓｍｉｔｐｏｗｅｒ，ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｒａｎｇｅａｎｄｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｆｏｕｒｑｕａｄｒａｎｔｄｅｔｅｃｔｏｒ，ｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｓｉｚｅｏｆｔｈｅｅｎｔｒａｎｃｅｐｕｐｉｌｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ’ｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓＴｈｅｎ，ａｎｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒｌａｓｅｒｓｅｍｉａｃｔｉｖｅｇｕｉｄｅｄｓｅｅｋｅｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｔｈｔ

5、ｈｅｓｏｆｔｗａｒｅＺＥＭＡＸＴｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｌｉｇｈｔｓｐｏｔｓｗａｓｅｖａｌｕａｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｅｎｃｉｒｃｌｅｅｎｅｒｇｙｃｕｒｖｅａｎｄｔｈｅｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙｏｆｌｉｇｈｔｓｐｏｔｓＴｈｅｅｎｅｒｇｙｃｕｒｖｅｗａｓｆｉｔｔｅｄｗｉｔｈＭＡＴＬＡＢＴｈｅｅｎｅｒｇｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｌｉｇｈｔｓｐｏｔｗａｓｅｖａｌｕａｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆｉｔｔｅｄｃｕｒｖｅＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｓｅｒｓｅｍｉａｃｔｉｖｅｇｕｉｄｅｄｓｅｅｋｅｒ；ｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎ

6、；ｑｕａｒｔｅｒｄｅｔｅｃｔｏｒ；ｑｕａｌｉｔｙｏｆｌｉｇｈｔｓｐｏｔｓ１引言象限探测器接受光信号，在经过信号处理系统后进激光制导主要采取三种制导方式：激光半主动行制导。在激光半主动导引头中只有接收系统，是［１］制导、激光主动成像制导和激光驾束制导。导引由地面激光或空中激光装置向目标发射激光脉冲信头是现在制导武器中最常用的制导装置，激光导引号，该激光信号经过大气传播至目标处，并在目标上头具有结构简单、成本低、制导精度高、抗干扰能力发生漫反射，反射的激光信号再次经过大气传输到［２］强、使用方便等优点。导引头一般是由位于前面导引头的接收系统。接收系统将反射激光会聚

7、成光的光学系统接收激光反射回的光波，由像面处的四斑成像到探测器上。本文重点讨论了对四象限探测作者简介：刘智颖（１９８１－），女，副教授，博士，主要从事光通信，光学设计，光学测量等方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｌｚｙ＠ｃｕｓｔｅｄｕｃｎ通讯作者：邢天祥（１９９１－），男，硕士研究生，主要从事光学设计，光通信等方面的研究。Ｅｍａｉｌ：９６５１０８４５６＠ｑｑｃｏｍ收稿日期：２０１５０７２７；修订日期：２０１５０９０９５２８激光与红外第４６卷器的分析，导引头接收系统的设计以及对光斑质量２２四象限探测器参数分析的分析。（１）光斑半径一般情况下约为探测器光

8、敏面尺２激光半主动导引头工作原理寸的１