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1、第30卷第1期光学技术Vol.30No.12004年1月OPTICALTECHNIQUEJan.2004文章编号:10021582(2004)01004803星载激光测距合作目标的光学设计1112聂辉,翁兴涛,李松,刘基余(1.武汉大学电子信息学院,武汉430079;2.武汉大学测绘科学与技术学院,武汉430079)摘要:运行于空间轨道的角反射器由于受相对速度的影响,必须进行速差补偿。针对轨道高度为20000km的角反射器,确定了能够接受的直角面平面度;针对几何光学方法速差补偿的不准
2、确,运用衍射原理,对速差补偿的效果按角差的不同进行搜索,得到了比较理想的结果,确定了角反射器的参数。关键词:角反射器;速差补偿;两面角偏差;远场衍射+中图分类号:V241.621;P228.5文献标识码:AOpticaldesignoftheretroreflectorinspaceforlaserranging1112NIEHui,WENGXingtao,LISong,LIUJiyu(1.SchoolofElectronicInformation,WuhanUniversity,Wuhan430079,China)(2.SchoolofGeode
3、syandGeomatics,WuhanUniversity,Wuhan430079)Abstract:Akindofsatelliteborneretroreflectorin20000kmhighorbitisopticallydesigned.Thefarfielddiffractionpatternsofthecubecornerprismwithflatnesserrorofbackfacesaswellasdihedralangleoffsetsarecomputedsothattheseerrorparametersareproperlyd
4、eterminedinordertocompensatethevelocityaberration.Itisshownthatresultderivedfromwaveopticsisdifferentfromthatofgeometricalopticsandthephysicalopticsprovidesthebetterandmorerationalapproachtodesigningthiscooperativetarget.Keywords:retroreflector;velocityaberrationcompensation;dihedr
5、alangleoffset;farfielddiffractionpatterns较大的差别,严格说来,补偿角的确定应该用物理光0引言学的分析方法才能准确解决。角反射器具有三个反射面和三个两面直角,由1角反射器的速差补偿于角反射器的这种特殊结构,入射到角反射器的光束将按原光路返回。正是因为角反射器具有这种特当角反射器安装在人造卫星等高速运动的物体性,所以角反射器广泛应用于导弹,人造卫星及月球上时,由于速差(或Bradley)效应,将使返回光束方[1]的激光测量。自从第一颗人造卫星升空以来,有向相对于入射方向产生一偏角大量的卫星上装有空间角反射器RIS(re
6、troreflector2vN=inspace)。近些年也有多颗装有角反射器的卫星用c于各种实验,例如ADEOS(theAdvancedEarthOb式中vN是垂直于激光发射机与卫星连线的卫星线servationSatellite),CHAMP(ChallengingMinisatel速度分量;c是自由空间中的光速。litePayload)等卫星。当角反射器装在人造卫星等速差是卫星轨道位置和速度矢量参数的函数。高速运动的物体上时,不可忽略由于相对运动造成若令vT为卫星相对于地球运动的线速度,其方向垂的速差效应[2]。也就是说,如果严格按照90角加直于卫
7、星与地心的连线,则当vT位于激光发射站、工成标准的角反射器,那么,在地面的接收站将接收卫星和地心所确定的平面内时,作圆形轨道运行的到很弱的旁瓣信号。所以,对于高速运动物体上的卫星的速差表示式为角反射器,为了避免这种情况,在设计时必须保留一22vTRe2=1-sinz定的角差以补偿速差效应。本文以20000km轨道cRe+h高度的角反射器为例进行了分析,当速差较小时,几式中Re是地球半径(6370km);h是卫星离地高度;何光学得到的补偿角角值与物理光学得到的结论有z是天顶角。收稿日期:20030414;收到修改稿日期:20030609Em
8、ail:niehui20
