激光發(fā)射接收系統(tǒng)像差和遮攔問題研究.pdf

1、在激光工程系統(tǒng)中，需要對激光束進行控制。光束控制的目的:(1)提高激光束的近場均勻性，防止局部尖峰對光學(xué)元件造成損傷;(2)提高發(fā)射激光的遠場能量集中度，提高目標位置處的功率密度，增加系統(tǒng)的有效作用距離，將激光系統(tǒng)輸出的能量（功率）最大限度地集中到目標上。激光系統(tǒng)內(nèi)光路中激光束的波像差是影響光束質(zhì)量的主要因素，光束的強度分布，包括次鏡遮攔，也會對遠場光束質(zhì)量產(chǎn)生影響。
　　本論文主要結(jié)合實際工程系統(tǒng)所關(guān)注的問題研究激光工程系統(tǒng)內(nèi)光

2、路中影響光束質(zhì)量的一些因素。首先研究了光學(xué)元件不同類型的像差峰谷值(PV值)、光學(xué)元件直徑d對光束質(zhì)量的影響，然后對遮攔的相關(guān)問題進行了研究，共分為兩個部分:發(fā)射系統(tǒng)與激光束參數(shù)的匹配問題;針對多光束照明共孔徑發(fā)射接收系統(tǒng)，挖孔耦合參數(shù)對成像質(zhì)量等因素的影響。具體分為三個方面:
　　(1)建立球差、像散、離焦、x向整體傾斜等像差模型，并使用MATLAB軟件編程進行數(shù)值計算，得到各種像差PV值、光學(xué)元件直徑d對遠場光束質(zhì)量影響;

3、r>　　(2)建立激光系統(tǒng)內(nèi)光路中光束傳輸模型，推導(dǎo)出光束衍射場的近似解析公式。根據(jù)解析式進行數(shù)值計算，研究發(fā)射系統(tǒng)（卡塞格林望遠系統(tǒng)）與激光束的參數(shù)匹配問題。具體研究了內(nèi)光路中光束擴束倍數(shù)對遠場光斑特性(遠場峰值光強、斯特列爾比(SR)、歸一化總功率、平均功率）的影響;對某外場實驗的實際光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)和激光參數(shù)進行分析，分別得出遠場峰值強度最高、SR最大，歸一化總功率最大、平均功率最大的擴束倍數(shù);提出一種解決由于次鏡遮攔造成能量損失的方

4、法，并作相應(yīng)的可行性計算;
　　(3)研究了激光多光束照明共孔徑發(fā)射/接收系統(tǒng)中，挖孔耦合參數(shù)對成像質(zhì)量的影響問題，討論了獲得最佳成像質(zhì)量的挖孔排布參數(shù)。
　　通過對激光系統(tǒng)內(nèi)光路中影響光束質(zhì)量的相位因素中的球差、像散、離焦、x向整體傾斜的研究，得到了實際光學(xué)元件典型像差對SR、光束質(zhì)量因子β和偏移角θ的影響，為工程加工、鍍膜面形參數(shù)的選取提供參考。通過對激光束參數(shù)和望遠系統(tǒng)參數(shù)匹配問題的研究和實際光斑實驗數(shù)據(jù)的計算，加深了