小口徑高倍率雷射發射天線的製作方法
2023-05-25 16:58:51
專利名稱：小口徑高倍率雷射發射天線的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種雷射擴束裝置或雷射發射光學裝置，特別是涉及一種小口徑高倍率雷射發射天線。
在雷射應用中，為了使雷射束的發散角降低，常常採用稱之為雷射發射望遠鏡的擴束系統，雷射發射望運鏡是一種無焦倒置使用的望遠鏡系統，在需要加空間濾波器的系統時，通常採用倒置克卜勒望遠鏡形式。在要求系統結構短一些時，則需採用伽利略望遠鏡形式。起壓窄雷射發散角的作用，使目標處的雷射光斑尺寸減小，如在雷射測距系統中，可實現增大測程和抗目標背景幹攏等目的。一般雷射發射望遠鏡由兩個光學組元構成，即發射目鏡組元和發射物鏡組元構成。由於測程與雷射發射望遠鏡發射倍率M的平方成正比，所以發射倍率M越高，測距越遠。當發射倍率高至幾十倍或數百倍時，雷射發射望遠鏡便會暴露出明顯的不足，在入射光束口徑d1一定的情況下，雷射發射望運鏡的發射光束口徑d2隨發射倍率M成正比變化，d2＝Md1，高發射倍率必然導致雷射發射望遠鏡的發射口徑增大。例如入射光束口徑的d1為7mm，當雷射望遠鏡的發射倍率為10x時，其發射口徑d2為7×10＝70(mm)。而當發射倍率為100x時，發射口徑d2則為7×100＝700(mm)。發射望遠鏡口徑增大便產生光學材料選擇、光學加工、光學鍍膜、光學檢驗、光學裝校等一系列困難，生產成本增高。同時，雷射發射望遠鏡的大口徑使機械結構乃至整體系統的體積增大，技術複雜化，成本昂貴化。
本發明的目的在於提供一種發射倍率高，但發射口徑小的小口徑高倍率雷射發射天線。
本發明小口徑高倍率雷射發射天線包括軸向排列的三個光學組元，每個光學組元由一片或幾片光學鏡片組成，如雙膠合透鏡、雙分離透鏡、三膠合透鏡、單雙結構透鏡等。光學鏡片可以是透射鏡片或反射鏡片。每個光學組元的組成可以是透射鏡片和/或反射鏡片。反射鏡片的優點是重量輕，但有遮光損失。其中的透鏡片、反射鏡片是球面鏡或非球面鏡。包括凸鏡和凹鏡光學鏡片的材料是光學玻璃、晶體、梯度折射率材料、塑料及金屬等。
本發明小口徑高倍率雷射發射天線的基本工作原理建立在透鏡對高斯光束的變換規律及光學系統與雷射器相匹配的基礎上。發射角為2θ的雷射束(高斯光束)經本發明天線射出，出射光束的發散角為2θ′，則發射倍率M為M=22=]]>根據透鏡對高斯光束的變換規律，天線的發射倍率M等於每一光學組元對應的擴束倍率Mi(i＝1，2，3)的乘積，即M＝M1·M2·M3按照光學系統與雷射器的匹配原則，合理匹配Mi(i＝1，2，3)及雷射器的參數，便可使天線的發射口徑不與發射倍率M成正比，從而實現高倍率小口徑目的。如使M1·M2＝10x，M3＝6x，則M＝60x。由於第三光學組元距第二光學組元距離較近，因此60x天線的發射口徑近似於10x的天線發射口徑，從而達到高倍率小口徑目的。
本發明小口徑高倍率雷射發射天線的優點在於，在相同發射倍率下，光學鏡片口徑小，容易制適，尤其是材料成本、加工成本大大降低，且質量易保證，體積比普通雷射發射望遠鏡小兩個數量級左右，因此大大降低了天線的技術複雜程度和生產成本。雷射發射天線的小型化，又導致機械結構乃至雷射整機系統的小型化，低成本化和高性能化。可廣泛用於雷射測距，雷射雷達，雷射致導，雷射跟蹤，雷射目標指示器、雷射武器、雷射通訊等民用、科研及軍事裝備系統中。
下面結合附圖詳細說明本發明實施例。
圖1本發明實施例1結構示意圖。
圖2本發明實施例2結構示意圖。
圖3～圖4本發明使用反射鏡時的結構示意圖。
實施例1發散角2θ＝2×10-3弧度的He-Ne雷射束、入射光束口徑為φ8mm，發射倍率為100x，若使用圖1所示的三組元光學結構組成的雷射發射天線，即光學組元1、組元2、組元3均為凸透鏡，在M＝M1·M2·M3＝100x的條件下，合理選匹Mi(i＝1，2，3)及雷射器參數，其天線的發射口徑在φ100mm以下。但若使用前述的雷射發射望遠鏡，其發射口徑則至少為8×100＝800(mm)。
實施例2發射角2θ＝6×10-3弧度，波長為1.06μm的雷射束，入射光束口徑為φ18mm，發射倍率為200x，若使用圖2所示的三組元光學結構組成的雷射發射天線即光學組元1為凹鏡，光學組元2和組元3為凸透鏡，在M＝M1·M2·M3＝200x的條件下，合理選匹Mi(i＝1，2，3)及雷射器參數，其天線發射口徑在φ380mm以下。但若使用前述的雷射發射望遠鏡，其發射口徑則至少為18×200＝3600(mm)。
權利要求
1.一種小口徑高倍率雷射發射天線，其特徵在於包括軸向排列的三個光學組元，每個光學組元由至少一塊光學鏡片組成。
2.如權利要求1所述的小口徑高倍率雷射發射天線，其特徵在於光學鏡片是透射鏡片或反射鏡片。
3.如權利要求2所述的小口徑高倍率雷射發射天線，其特徵在於光學鏡片是球面鏡或非球面鏡。
全文摘要
本發明提供一種小口徑高倍率雷射發射天線，包括軸向排列的三個光學組元，每個光學組元由至少一塊光學鏡片組成。具有發射口徑小，光學長度短的特點，與同發射倍率的普通雷射發射望遠鏡相比，體積小2個數量級左右，即10
文檔編號G02B27/09GK1142055SQ9611741
公開日1997年2月5日 申請日期1996年1月16日 優先權日1996年1月16日
發明者於志文 申請人:西南技術物理研究所