激光水下成像发射光学系统的研究

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1、激光与红外V01．39．No．3第39卷第3期2009年3月LASER＆INFRAREDMarch，2009文章编号：1001-5078(2009)03-0297-03·光电技术与系统·激光水下成像发射光学系统的研究孙健，张晓晖，葛卫龙(海军工程大学兵器工程系，湖北武汉430033)摘要：水下远距离激光主动成像系统对扩束发射光学系统的扩束能力及其对距离的适应性提出了较高的要求。为了在不同的成像距离处都获得适当大小的光斑，论文对激光水下成像发射光学系统进行了研究，设计了一种变倍的发射光学系统，研究了激光光束通过该发射光学系统的变换规律，推导了目标距离与变倍光学系

2、统动镜组的位置调整量的数学关系，提出了激光水下成像变倍发射光学系统的控制方案。关键词：激光水下成像；变倍光学系统；高斯光束；控制方案中图分类号：TB133文献标识码：AStudyoftheExpandingSysteminLaserUnderwaterImagingSystemSUNJian，ZHANGXiao—hui，GEWei—long(Dept．ofWeaponryEngineering，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Theactivelaserunderwaterimag

3、ingsystemoffardistanceputsstrictdemandsontheexpandingabilityandadaptabilitytothedistanceoftheexpandingsystem．Anexpandingopticalsystemisstudiedanddesignedforgettingappropriateilluminatingareaatdifferentimagingdistance．Theexpandingsystemwiththespecialrulethatlaserbeamsapplywhentransfe

4、rringandtransformingisanalyzed．Themathematicrelationbetweentargetpositionandmodulatingoftheexpandingopticalsystemisdiscussed．Acontrollingprojectoftheexpandingopticalsysteminlaserunderwaterimagingsystemisraisedatlast．Keywords：laserunderwaterimagingsystem；expandingsystemofvariablerati

5、o；Gaussianbeams；controllingprojeet1引言不能使系统对处于不同距离处的目标都能获得比较距离选通激光水下成像技术是目前用于水下目理想的图像的：激光对近距离目标的照明光斑小，目标探测的最先进的技术，它主动发射激光脉冲照射标所反射的激光会因光功率密度过大而使ICCD探目标，以ICCD作为光电探测器接收目标对激光的测单元饱和出现亮斑；激光对远距离目标的照明光漫反射光而形成图像，由于利用了激光脉冲所独具斑大，因为水体的衰减效应，此时到达目标表面的光的时间特性来减小水体的散射光噪声，它可以在相强本来就比近距离目标小，更大的光斑将使目标的同条

6、件下，使其对水下目标的成像距离达到普通光照明光功率密度比近距离小得多，这将使ICCD对成像方式的3～6倍¨，所以一些发达国家都进行远距离目标的成像因照明光能量不足而出现图像模了距离选通激光水下成像系统的研究。不过，这些糊以至无法分辨，所以，有必要对激光水下成像发射研究主要都是围绕着如何增大系统的成像距离和提光学系统进行研究。高系统成像质量来展开的，专门研究激光水下成像发射光学系统的文献较少，而实际应用中，如果不通作者简介：孙健(1984一)，男，硕士，主要从事水下探测的研究。E·mail：sunjianpeiabcd@163．corn过光学系统对激光器所发射的

7、激光束进行变换，是收稿日期：2008-09-22；收稿日期：2008-10—13298激光与红外第39卷本文设计了一种变倍的发射光学系统，使激光照明光斑的大小具有可调性，可以让系统根据目标ZA】㈥距离远近调节光斑大小，保证系统对一定距离范围内的目标都能获得比较理想的成像效果，提出了激其中，光水下成像变倍发射光学系统的控制方案。A：1+(6)2理论分析JB距离选通激光水下成像系统的光源为倍频B=·++。+生生墨二I．一Nd：YAG脉冲激光器(波长为532nm)，其所发射激LABLBc光经测试近似为基模高斯光束，光束束腰直径为{B(7)2．7mm，发散角为5mra

8、d。如图1所示为本文所设计的变倍发射光