专利名称：基于光电对抗内场仿真弱激光变换系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电对抗内场仿真技术领域。
背景技术：
在光电对抗内场仿真中，通过光纤耦合，将被试装备输出激光引入试验大厅，并通过能量调节和束散角控制实现内场对外场激光信号的模拟。本发明采用光束的变换来实现被测激光的仿真。关于此方面的技术内容在现有资料中尚未记载。
发明内容
本发明提供一种基于光电对抗内场仿真弱激光变换系统；实现了被测激光的仿真，且精确度高，衰减率可以得到有效地控制。基于光电对抗内场仿真弱激光变换系统，该系统包括导光装置和弱激光变换装置，所述导光装置包括反射式能量衰减器、光纤和带CCD的耦合装置，所述弱激光变换装置包括动态衰减器和动态扩束器，反射式能量衰减器接收激光器发出的光束，带CCD的耦合装置将光束耦合至光纤中，所述经光纤耦合的光束传入至动态衰减器后传入至动态扩束器，通过光斑的变换实现系统的仿真。本发明的原理本发明所述的导光装置可采用光纤耦合方式将被试激光导出；动态衰减器与动态扩束器用于对被试激光能量与发散角的实时变换；反射式能量衰减器接收来自激光器发出的光，将光束能量衰减，其目的是减轻其后端设备压力。考虑激光束与后端光纤耦合的精确度，嵌入一套带CCD观察的耦合系统，实现激光器与光纤的耦合。耦合后的光束经光纤，动态衰减器后，进入动态扩束器。弱激光变换装置包括动态衰减器、动态扩束器。动态衰减器用来衰减系统能量，动态扩束器采用光学系统调焦量的变化，实现光斑的变换。本发明通过光纤耦合，将被试装备输出激光引入内场试验大厅，并通过能量调节和束散角控制实现内场对外场激光信号的模拟。本发明的有益效果本发明采用光束的变换来实现被测激光的仿真，使被测激光能够精确的仿真。利用本发明所述的光学的方法实现被测激光的仿真，精确度高，衰减率可以得到有效地控制。
图1为本发明所述的基于光电对抗内场仿真弱激光变换系统的结构示意图；图2为本发明所述的基于光电对抗内场仿真弱激光变换系统中带CCD的耦合装置的示意图。图中1、导光装置，1-1、反射式能量衰减器，1-2、带CXD的耦合装置，1-3、光纤，2、 弱激光变换装置，2-1、动态衰减器，2-2、动态扩束器。
具体实施方式
具体实施方式
一、结合图1说明本实施方式，基于光电对抗内场仿真弱激光变换系统，该系统包括导光装置1和弱激光变换装置2，所述导光装置1包括反射式能量衰减器 1-1、带CXD的耦合装置1-2和光纤1-3，所述弱激光变换装置2包括动态衰减器2_1和动态扩束器2-2，反射式能量衰减器1-1接收激光器发出的光束，带CCD的耦合装置1-2将光束耦合至光纤1-3中，所述经光纤1-3耦合的光束传入至动态衰减器2-1后传入至动态扩束器2-2，通过光束在动态扩束器2-2中的光斑的变换实现系统的仿真。本实施方式所述的弱激光变换系统用于对被试激光能量与发散角的变换，导光装置可采用光纤耦合方式将被试激光导出；动态衰减器与动态扩束器用于对被试激光能量与发散角的实时变换。本实施方式所述的导光装置1通过反射式能量衰减器1-1衰减激光光束能量，通过带CCD的耦合装置1-2耦合到光纤的入口端面，CCD用来实时观察耦合的准确性，耦合后的激光通过光纤1-3将光束传至动态衰减器2-1。本实施方式中考虑系统的结构紧凑及安装方便，反射式能量衰减器1-1与带CCD 的耦合装置1-2联为一体。反射式能量衰减器1-1规格需根据发射源的能量进行选择，以确保耦合器入射激光能量不超过后端光纤1-3所能承受的损伤阈值，同时要满足弱光变换装置2的输出能量要求。被反射后的激光进入激光吸收池，内有激光吸收材料，将其吸收。反射式能量衰减器1-1采用插入式，可根据具体情况插入相应透过率的衰减片。 反射式能量衰减器与燕尾槽连接，当需要该衰减时，将其移入主光路中，当不需要时将其偏尚主光路。本实施方式所述的光纤1-3由光纤导光锥和能量光纤两部分组成。光纤导光锥用来将光束准确导入，能量光纤用来传递光束。所述的光纤导光锥由石英构成，前端由一个漏斗形结构。光束进入光纤导光锥后， 在纤芯与包层之间会发生全反射，光将“折返式”向后端的光纤运动，最终激光导入光纤当中，形成导光锥。其耦合效率约为50%，光纤导光锥的入射端的通光口径为Φ5πιπι，耦合后进入直径Φ0. 62mm的能量光纤。光锥入射端的数值孔径为0. 22，其接收角度为22. 4°，设计的光学系统足以保障在这个角度内实现光的能量接收。所述的能量光纤可以传输强激光的能量，石英光纤的端面的损伤阈值为GW量级， 最外层为金属铠装，保障光纤在要求范围内拉伸、弯曲不会发生折断。其指标如下数值孔径NA = 0. 22 ；损耗10dB/km ；透过率T = 89%结合图2说明本实施方式，所述的带CCD的耦合装置，被测试激光与光纤耦合时， 在耦合系统中嵌入一套CCD观察系统，用来观察激光器与光纤的耦合准确度，实现激光器与光纤的耦合。CCD观察系统主要用来观察激光光束与光锥的耦合准确度，通过与CCD连接的监视器可以观察到激光光斑(Φ2πιπι)与光锥端面(Φ5πιπι)的耦合状态，即激光光斑落到光锥端面内耦合成功。如激光光斑偏离光锥端面，则调整耦合器调整机构(X，Y，Ζ，Θ)直到激光光斑落到光锥端面区域内。所述带CXD的耦合装置1-2包括透镜a、透镜b和透镜c组成透镜a用来激光光束聚焦形成Φ2πιπι光斑；透镜b用来调整激光光束满足后端光锥的入射；透镜c用来观察激光光斑与光锥的耦合程度。
具体实施方式
二、本实施方式为具体实施方式
一所述的基于光电对抗内场仿真弱激光变换系统的实施例在光电对抗内场仿真中，通过弱激光变换系统中的导光装置及耦合装置将被测激光导入，通过光斑变换实现被测激光的仿真。其中对于藕合光斑及弱激光能量二个指标有明确的要求；一、耦合光斑计算激光输入参数包括波长1. 06 μ m，光束口径彡40mm，束散角 5mrad ；输出光纤参数包括光纤采用光锥与光纤组合方式，光纤直径Φ0. 62mm，数值孔径N =0. 22，光锥输入端Φ 5_，光纤输出端直径Φ0. 62_，总长50m。二、设计耦合系统光学参数设置通光口径40mm，焦距f' = 199. 988mm，相对孔径1 5，非球面透镜顶点半径R89. 93mm，d = f' X tan O. 5mrad)，在束散角5mrad下的光斑直径2d = 1mm。需要说明的是，在焦距199. 988mm时，设计光斑为Φ 1mm。若按激光输出能量为 100mJ，脉冲为IOns计算，Φ Imm面上承受的峰值功率密度约为1. 27GW/cm2，超过光锥损伤阈值(lGW/cm2)。故实际设计时，将光锥端面前移4. 5mm,即形成Φ 2mm光斑，此时光锥承受的峰值功率密度降为0. 32GW/cm2，可避免毁伤光锥端面，光斑离焦能量损失不影响后端系统的功能。若入射光峰值功率密度为5MW/cm2，入射光直径为30mm，则光锥端面上Φ 2mm光斑上所承受的峰值功率密度约为1. 125GW/cm2，超过光锥损伤阈值。此时应对入射光进行衰减，使其入射功率密度低于1. 42MW/cm2 (相当于激光输出单脉冲能量为IOOmJ)，以保护光锥端面不受损伤。由于光纤(锥)入口端面直径Φ 5mm，设计的耦合光斑直径满足要求。
权利要求
1.基于光电对抗内场仿真弱激光变换系统，其特征是，该系统包括导光装置(1)和弱激光变换装置O)，所述导光装置(1)包括反射式能量衰减器(1-1)、带CCD的耦合装置 (1-2)和光纤(1-3)，所述弱激光变换装置( 包括动态衰减器(2-1)和动态扩束器(2-2)， 反射式能量衰减器(1-1)接收激光器发出的光束，带CCD的耦合装置(1- 将光束耦合至光纤(1- 中，所述经光纤(1- 耦合的光束传入至动态衰减器(2-1)后传入至动态扩束器0-2)，通过光束在动态扩束器0-2)中的光斑的变换实现系统的仿真。
2.根据权利要求1所述的基于光电对抗内场仿真弱激光变换系统，其特征在于，所述的光纤(1-3)由光纤导光锥和能量光纤组成；光纤导光锥用于将光束准确导入，能量光纤用于传递光束，所述光纤导光锥由石英构成。
全文摘要
基于光电对抗内场仿真弱激光变换系统，涉及光电对抗内场仿真技术领域，该系统包括导光装置和弱激光变换装置，所述导光装置包括反射式能量衰减器、光纤和带CCD的耦合装置，所述弱激光变换装置包括动态衰减器和动态扩束器，反射式能量衰减器接收激光器发出的光束，带CCD的耦合装置将光束耦合至光纤中，所述经光纤耦合的光束传入至动态衰减器后传入至动态扩束器，通过光斑的变换实现系统的仿真。本发明所述的系统实现对激光的仿真，提高了仿真的精度。
文档编号G02B27/09GK102436043SQ20111043921
公开日2012年5月2日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者刘洪波, 姜润强, 张文豹, 李岩, 高颉 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所