同口徑共光路光束髮射與跟瞄系統的製作方法

2023-05-07 23:44:01 1

專利名稱：同口徑共光路光束髮射與跟瞄系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及光電對抗領域，具體涉及一種採用同口徑共光路結構實現雷射發射光束與目標紅外或可見光福射跟貓光束處於同一光路系統。
背景技術：
光電對抗裝備的一般特徵首先利用紅外波段探測器或可見光波段電視實現對目標發現、識別與跟蹤，然後啟動幹擾或毀傷類雷射器對目標進行特定波段的幹擾或毀傷性破壞。在這個過程中跟瞄裝置一般採用被動式接收，對抗裝置一般採用主動式雷射發射。跟瞄裝置需要始終精確快速跟蹤幹擾目標，雷射發射裝置需要根據跟瞄裝置的高精度跟瞄完成對目標的幹擾或破壞。基於這個原理跟瞄裝置的被動接收光路需要與雷射幹擾裝置的主動發射光路始終保持高度平行，尤其是對距離較遠的目標進行光電對抗，這種嚴格的平行性對於幹擾的效果有著至關重要的作用。現有的光電對抗轉臺往往採用跟瞄裝置與雷射發射裝置相互獨立的設計思路，通過後期的裝調試驗對兩者的光路平行性進行調整。當前的這種方式存在結構部件較多、光路平行調整困難、只能實現靜態光路的相對平行、實現兩光路的結構受熱衝擊等環境變化因素導致的不同影響無法消除等缺點，尤其是跟瞄與發射光路由於採用獨立設計且結構部件較多，在環境變化時兩者的光路會由於存在不同的結構變形而出現平行性較差的結果，這時跟瞄指示的目標位置和雷射束打擊的目標位置便出現偏差，這種偏差會隨著距離的加大而呈放大趨勢，這對於集中有限的雷射器能量高精度打擊目標而言是非常不利的。

發明內容
本發明為解決現有光電對抗裝置採用跟瞄裝置與發射裝置獨立設計，結構部件較多，導致在環境變化時兩者的光路平行由於存在不同結構變形而出現平行性效果差，進而使跟瞄指示的目標位置和雷射束打擊的目標位置便出現偏差的問題，提供一種同口徑共光路光束髮射與跟瞄系統。同口徑共光路光束髮射與跟瞄系統，該系統包括轉臺俯仰部分、第一複合光束反射鏡、第二複合光束反射鏡、第三複合光束反射鏡、轉臺方位部分、第四複合光束反射鏡、紅外或可見光波段跟瞄組件、目標紅外或可見光波段光束反射鏡、轉臺底座和雷射發射組件； 所述第一複合光束反射鏡位於轉臺俯仰部分的頂部中心位置，第二複合光束反射鏡位於轉臺俯仰部分的俯仰軸軸頭位置；所述第三複合光束反射鏡和第四複合光束反射鏡位於轉臺方位部分中，且第三複合光束反射鏡位於第二複合光束反射鏡的正下方，第四複合光束反射鏡位於第一複合光束反射鏡的正下方；所述第二複合光束反射鏡和第三複合光束反射鏡垂直放置，且第二複合光束反射鏡和第三複合光束反射鏡為一體式結構；所述第三複合光束反射鏡和第四複合光束反射鏡平行放置，且第三複合光束反射鏡和第四複合光束反射鏡為一體式結構；所述紅外或可見光波段跟瞄組件、目標紅外或可見光波段光束反射鏡和雷射發射組件位於轉臺底座部分。本發明的有益效果—、本發明採用同口徑同光路方式實現雷射發射光路與目標跟瞄光路的複合化。 採用這種同口徑光路設計可以解決由於機械部件受環境變化導致光路方向出現偏差問題， 而這種偏差體現在現有設計中發射光路與跟瞄光路相互獨立的結構中是不一致的。當採用同口徑反射鏡時無論這些反射鏡受環境影響而如何變化，發射光路與跟瞄光路始終保持相互平行，這對於光束平行度要求非常高的光電對抗系統而言是非常有用的；二、採用同口徑共光路發射與跟瞄光路設計可以在一定程度上簡化光電對抗裝置的複雜性，降低設備裝調的難度。現有的光電對抗裝備往往採用的是發射與跟瞄相互獨立的結構設計。一般將體積相對較小的跟瞄系統置於發射轉臺最後反射鏡的上方或下方，對兩者的光路平行性進行裝調後交付使用，這種結構體積相對較大，結構也相對複雜，不利用光電對抗裝備的小型化。同時依靠對光路的裝調實現兩光路的平行，需要考慮環境變化時兩光路的平行情況，因為這種裝調不能完全適應設備使用過程中的各種環境影響，使得裝調過程中需首先判斷設備的最終使用情況，以光路受環境影響的變化平衡點作為最終的裝調目標，這就導致了裝調的困難，同時裝調後的光路平行精度不會非常理想；三、採用能夠完全保證平行的設計可以降低系統的製造成本。現有的光電對抗裝備為保證設備在使用過程中也能基本保持裝調後的光路平行性需要儘可能地降低環境變化對光路的影響，這樣在反射鏡及轉臺等結構件的材料選擇上往往選用線脹係數較小的殷鋼等高成本材料，同時還需考慮各類材料的匹配性，這就給設計帶來了很多限制條件。採用本發明的光路設計則可以在一定程度上降低這些要求，由於兩光路的變化始終一致，不存在由於環境影響導致兩光路不同變化從而使兩者平行度降低的問題；四、本發明能夠提高系統的環境適應能力與可靠性，將跟瞄與發射組件全部置於環境相對封閉、受外界影響相對較小的轉臺底座部分有諸多優點。目標紅外或可見光波段光束反射鏡位於轉臺底座部分，受外界的環境影響非常小，因此由於外界環境變化導致的該反射鏡變形也非常小，這就為兩光路的平行性提供了支持。同時將整個跟瞄裝置置於轉臺底座內部可以有效屏蔽環境影響，提高該裝置的可靠性。


圖I為本發明所述的同口徑共光路光束髮射與跟瞄系統的光路示意圖。圖2為本發明所述的同口徑共光路光束髮射與跟瞄系統中雷射發射部分與跟蹤瞄準光束接收部分的光路放大示意圖。圖中1、轉臺俯仰部分，2、第一複合光束反射鏡，3、雷射發射光束，4、跟瞄光束，5、 第二複合光束反射鏡，6、第四複合光束反射鏡,7、轉臺方位部分,8、第三複合光束反射鏡，
9、紅外或可見光波段跟瞄組件，10、目標紅外或可見光波段光束反射鏡，11、轉臺底座，12、 雷射發射組件。
具體實施例方式結合圖I和圖2說明本實施方式，同口徑共光路光束髮射與跟瞄系統，該系統包括轉臺俯仰部分I、第一複合光束反射鏡2、第二複合光束反射鏡5、第三複合光束反射鏡8、轉臺方位部分7、第四複合光束反射鏡6、紅外或可見光波段跟瞄組件9、目標紅外或可見光波段光束反射鏡10、轉臺底座11和雷射發射組件12 ;所述第一複合光束反射鏡2位於轉臺俯仰部分I的頂部中心位置，第二複合光束反射鏡5位於轉臺俯仰部分I的俯仰軸軸頭位置； 所述第三複合光束反射鏡8和第四複合光束反射鏡6位於轉臺方位部分7中，且第三複合光束反射鏡8位於第二複合光束反射鏡5的正下方，第四複合光束反射鏡6位於第一複合光束反射鏡2的正下方；所述第二複合光束反射鏡5和第三複合光束反射鏡8垂直放置,且第二複合光束反射鏡5和第三複合光束反射鏡8為一體式結構；所述第三複合光束反射鏡 8和第四複合光束反射鏡6平行放置，且第三複合光束反射鏡8和第四複合光束反射鏡6為一體式結構；所述紅外或可見光波段跟瞄組件9、目標紅外或可見光波段光束反射鏡10和雷射發射組件12位於轉臺底座11部分。本實施方式所述目標紅外或可見光波段光束反射鏡10為中空結構的斜置凹面反射鏡，雷射發射光束3從目標紅外或可見光波段光束反射鏡10的中心孔處穿過,跟貓光束4 經過目標紅外或可見光波段光束反射鏡10反射後匯聚至紅外或可見光波段跟瞄組件9處。本實施方式所述的雷射發射組件12的發射口徑位於第四複合光束反射鏡6中心處的正下方，雷射發射組件12的出光口處的雷射發射光束3為經過整形和擴束後的光束。本實施方式中，來襲目標的跟貓光束4福射經過第一複合光束反射鏡2的外圈反射到第二複合光束反射鏡5的外圈，同時被第二複合光束反射鏡5至第三複合光束反射鏡8 的外圈，被其反射後又反射至第四複合光束反射鏡6的外圈；經過第四複合光束反射鏡6的反射後光束被反射至目標紅外或可見光波段光束反射鏡上10，最終經過目標紅外或可見光波段光束反射鏡10將光束匯聚至紅外或可見光波段跟瞄組件9的接收口徑上，最終在CXD 上成像。本實施方式中經雷射發射組件12的發射口徑發射的雷射發射光束3為幹擾或毀傷雷射光束經過擴束整形的，經過目標紅外或可見光波段光束反射鏡10的中心孔發射至第四複合反射鏡6的內圈部分，經過該反射鏡的反射後雷射發射光束3入射至第三複合反射鏡8，最後經過第二複合反射鏡5和第一複合反射鏡2的內圈反射將雷射發射光束3發射到與跟瞄光束4所瞄準的來襲目標的中心點處，實現對目標的高精度雷射對抗。由於來襲目標多為運動目標，因此跟瞄發射轉臺要隨著目標的運動而隨動，在這個過程中由於複合發射鏡位於跟瞄發射轉臺的俯仰和方位部分，而該部分一般直接位於外界環境中，因此該部分機械結構易受環境影響而出現變形，尤其是當轉臺外部環境影響不均勻時上述四面複合反射鏡會出現由於熱脹冷縮造成的整體變形，這種變形會導致傳統的分體式雷射發射光束與跟瞄光束的不平行性，在本結構中並不會造成任何影響。因此當該光路結構在裝調後， 即可實現任何條件下的兩光束平行，這對於高精度光電對抗裝備而言是非常有意義的。本發明將現有的相互獨立的雷射發射光路與跟瞄光路融合到一起，通過分為內圈光路發射和外圈光路接收的複合式反射鏡實現兩光束平行度的始終一致性。由於外界環境的變化易導致位於轉臺底座上方的各反射鏡位置變化，從而導致光路在不同的溫度條件下，尤其是非均勻環境變化衝擊下會出現偏移，當前的光電對抗裝備只能通過選用線脹係數較小的材料、對轉臺進行環境隔離控制等效果並不十分理想的被動措施。採用本發明的結構則由於採用共口徑共光路方式，則在裝備抗環境變化方面不需要過多考慮，因此可提高裝備的環境適應性，同時簡化系統的結構、降低設計成本。
權利要求
1.同口徑共光路光束髮射與跟貓系統，該系統包括轉臺俯仰部分(I)、第一複合光束反射鏡(2)、第二複合光束反射鏡(5)、第三複合光束反射鏡(8)、轉臺方位部分(7)、第四複合光束反射鏡(6)、紅外或可見光波段跟貓組件(9)、目標紅外或可見光波段光束反射鏡(10)、轉臺底座(11)和雷射發射組件(12);其特徵是，所述第一複合光束反射鏡(2)位於轉臺俯仰部分(I)的頂部中心位置，第二複合光束反射鏡(5)位於轉臺俯仰部分(I)的俯仰軸軸頭位置；所述第三複合光束反射鏡(8)和第四複合光束反射鏡(6)位於轉臺方位部分(7)中，且第三複合光束反射鏡(8)位於第二複合光束反射鏡(5)的正下方，第四複合光束反射鏡(6)位於第一複合光束反射鏡(2)的正下方；所述第二複合光束反射鏡(5)和第三複合光束反射鏡(8)垂直放置，且第二複合光束反射鏡(5)和第三複合光束反射鏡(8) 為一體式結構；所述第三複合光束反射鏡(8)和第四複合光束反射鏡(6)平行放置，且第三複合光束反射鏡(8)和第四複合光束反射鏡(6)為一體式結構；所述紅外或可見光波段跟瞄組件(9)、目標紅外或可見光波段光束反射鏡(10)和雷射發射組件(12)位於轉臺底座(11)部分。
2.根據權利要求I所述的同口徑共光路光束髮射與跟瞄系統，其特徵在於，所述目標紅外或可見光波段光束反射鏡(10)為中空結構的斜置凹面反射鏡，雷射發射光束(3)從目標紅外或可見光波段光束反射鏡(10)的中心孔處穿過，跟瞄光束(4)經過目標紅外或可見光波段光束反射鏡(10)反射後匯聚至紅外或可見光波段跟瞄組件(9)處。
3.根據權利要求I所述的同口徑共光路光束髮射與跟瞄系統，其特徵在於，所述雷射發射組件(12)的發射口徑位於第四複合光束反射鏡￠)中心處的正下方，雷射發射組件(12)的出光口處的雷射發射光束(3)為經過整形和擴束後的光束。
全文摘要
同口徑共光路光束髮射與跟瞄系統，涉及光電對抗領域，解決現有光電對抗裝置採用跟瞄裝置與發射裝置獨立設計，結構部件較多，導致在環境變化時兩者的光路平行由於存在不同結構變形而出現平行性效果差，進而使跟瞄指示的目標位置和雷射束打擊的目標位置便出現偏差的問題，本發明將相互獨立的雷射發射光路與跟瞄光路融合到一起，通過分為內圈光路發射和外圈光路接收的複合式反射鏡實現兩光束平行度的始終一致性。採用本發明的結構則由於採用共口徑共光路方式，則在裝備抗環境變化方面不需要過多考慮，因此可提高裝備的環境適應性，同時簡化系統的結構、降低設計成本。
文檔編號G02B17/06GK102608738SQ20121009101
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日
發明者劉長順, 莊昕宇, 王兵, 郭勁, 陳兆兵, 韓旭東 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所