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红外/激光双模制导中激光雷达技术研究

作　者: 潘洪涛
导　师: 许士文
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 光学工程
关键词: 激光雷达双模制导 MOPA 抽样成像微透镜阵列
分类号: TN958.98
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着光电技术的迅速发展,它在精确制导技术中得到广泛的应用。由于双模制导技术具有抗电子干扰、高精度的优点,尤其红外成像/激光雷达双模制导技术具有全天候工作、抗电子干扰和命中精度高的优点,使它成为一个重要的发展方向,其中激光雷达制导技术也是制导技术发展的新方向。本文研究了应用在小型化、高精度、共孔径红外成像/激光雷达双模制导系统中的非扫描成像激光雷达系统。文中首先介绍了双模制导方案的原理方案,根据激光雷达的基本参数要求,对作用距离8km,小型化结构,非扫描成3D像的激光雷达分系统进行了原理方案论证,并且进行了作用距离计算,较详细地设计了激光雷达分系统方案。激光雷达系统采用主振荡光纤放大( Master-Oscillator Power-Amplifier MOPA)激光器作为激光光源,它不但能做到高功率、短脉冲而且占用空间小。MOPA激光器的主振荡激光器能够产生光束性能好的低功率激光束,经过光纤放大后,又满足了远距离探测的功率要求。并且这种结构能够通过固定到弹壁使激光光源对震动不敏感,通过光纤散热做到去除散热装置,并且用光纤引导激光束到发射光学系统,有利于激光源小型化和充分利用导引头内部空间。本文对MOPA激光器的关键技术和结构进行了研究和设计。激光发射系统采用变焦发射系统解决了目标处于较近距离时目标大于激光束照射范围造成无法探测整个目标的问题,相对扫描来说,减少了成像时间,提高了制导系统的反应速度。最后采用了光纤束抽样以及信息处理算法中的模板跟踪,解决了跟踪大视场中较小目标时需要保持足够的分辨率的问题,实现了快照模式下成像。并采用传像光纤将成像信息引导到导引头空余空间的焦平面阵列,充分利用导引头空间,有利于导引头的小型化。采用微透镜阵列将光纤中光学信息高效率耦合到InGaAs APD(铟镓砷雪崩二极管)面阵,并分析了耦合原理和计算了微透镜阵列参数。本文论证了小型化、远探测距离的非扫描成像激光雷达系统的可行性,并对激光器以及成像装置进行了设计,确定了激光雷达较详细的技术细节。

红外/激光双模制导中激光雷达技术研究

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