一种基于光束整形的可变发散角激光照明镜头的制作方法

本发明属于激光照明，尤其涉及一种基于光束整形的可变发散角激光照明镜头。

背景技术：

1、为满足远距离小目标的探测需求，光电探测系统性能不断提升，但在光照条件不佳的夜间环境下，探测系统探测性能难以发挥，由此发展出了主动照明技术；主动照明设备的工作过程为：驱动机构接收来自雷达的目标位置信息，将主动照明设备和探测系统调转到对应方向，随后主动照明设备输出一束发散角较小的激光照射到目标位置附近完成覆盖，照明激光被目标表面反射后进入探测系统成像，从而实现对目标主动探测，当前技术条件下，照明激光始终存在一定初始发散角，激光能量不集中，经过远距离大气传输后光斑扩散，激光能量衰减严重，对远距离小目标不能实现有效照明；同时，常规主动照明镜头输出光束远场光斑为圆形，在对无人机等细长形状目标照明时上下两侧照明光没有有效利用，限制了照明效果提升。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种基于光束整形的可变发散角激光照明镜头，通过光束整形和光束扩束压缩照明光发散角，使照明激光光斑可在圆形和椭圆之间切换以适应不同目标形状、大小，解决了传统照明镜头输出光能量不集中、照明光利用率不高，照明效果不佳的问题，能够显著提升光电探测系统夜间探测能力。

2、本发明目的通过下述技术方案来实现：

3、一种基于光束整形的可变发散角激光照明镜头，包括沿光束传输方向顺次设置的光束整形镜组以及扩束调焦镜组，所述光束整形镜组包括光焦度为负的第一柱面透镜以及位于其两侧的光焦度均为正的第二柱面透镜和第三柱面透镜，所述扩束调焦镜组包括光焦度为负的第一镜面透镜以及位于其两侧的光焦度均为正的第二球面透镜和第三球面透镜，以提高照明光能量集中度。

4、在一个实施方式中，所述第二柱面透镜、所述第一柱面透镜以及所述第三柱面透镜沿光束传输方向顺次设置，所述第一柱面透镜靠近所述第二柱面透镜设置，所述第三柱面透镜的位置固定；

5、其中，所述第一柱面透镜和所述第二柱面透镜相对靠近时整形倍率m1增大，以供光束子午方向发散角θat压缩，而弧矢方向发散角θas不变。

6、在一个实施方式中，所述第二球面透镜、所述第一球面透镜以及所述第三球面透镜沿光束传输方向顺次设置，所述第一球面透镜靠近所述第二球面透镜设置，且所述第三球面透镜的位置固定；

7、其中，所述第一球面透镜和所述第二球面透镜相对靠近时扩束倍率m2增大，以供光束发散角整体压缩。

8、在一个实施方式中，所述光束整形镜组以及所述扩束调焦镜组均由熔融石英制成。

9、在一个实施方式中，整形后的所述光束子午方向发散角

10、所述弧矢方向发散角θas＝θ0；

11、其中，θ0为光束初始发散角。

12、在一个实施方式中，扩束后的输出光束子午方向发散角

13、弧矢方向发散角

14、其中，m2为扩束倍率，m2＝[1,2]。

15、在一个实施方式中，入射激光在经过整形和扩束后，

16、出射光束子午方向发散角

17、弧矢方向发散角

18、纵向光斑尺寸为

19、横向光斑尺寸为

20、其中，d为光斑与照明镜头之间的间距。

21、本发明的有益效果在于：

22、(1)采用光束整形和激光扩束镜组分别压缩光束发散角，提高照明光能量集中度；

23、(2)照明激光远场光斑可在圆形和椭圆之间切换，更好地适应不同形状的目标，提高照明激光能量利用率；

24、(3)采用连续变倍的设计，实现不同整形、扩束倍率之间的平滑变化，避免影响探测效果。

技术特征：

1.一种基于光束整形的可变发散角激光照明镜头，其特征在于，包括沿光束传输方向顺次设置的光束整形镜组以及扩束调焦镜组，所述光束整形镜组包括光焦度为负的第一柱面透镜以及位于其两侧的光焦度均为正的第二柱面透镜和第三柱面透镜，所述扩束调焦镜组包括光焦度为负的第一镜面透镜以及位于其两侧的光焦度均为正的第二球面透镜和第三球面透镜，以提高照明光能量集中度。

2.根据权利要求1所述的一种基于光束整形的可变发散角激光照明镜头，其特征在于，所述第二柱面透镜、所述第一柱面透镜以及所述第三柱面透镜沿光束传输方向顺次设置，所述第一柱面透镜靠近所述第二柱面透镜设置，所述第三柱面透镜的位置固定；

3.根据权利要求2所述的一种基于光束整形的可变发散角激光照明镜头，其特征在于，所述第二球面透镜、所述第一球面透镜以及所述第三球面透镜沿光束传输方向顺次设置，所述第一球面透镜靠近所述第二球面透镜设置，且所述第三球面透镜的位置固定；

4.根据权利要求1所述的一种基于光束整形的可变发散角激光照明镜头，其特征在于，所述光束整形镜组以及所述扩束调焦镜组均由熔融石英制成。

5.根据权利要求2所述的一种基于光束整形的可变发散角激光照明镜头，其特征在于，整形后的所述光束子午方向发散角

6.根据权利要求3所述的一种基于光束整形的可变发散角激光照明镜头，其特征在于，扩束后的输出光束子午方向发散角

7.根据权利要求3所述的一种基于光束整形的可变发散角激光照明镜头，其特征在于，入射激光在经过整形和扩束后，

技术总结
本发明公开了一种基于光束整形的可变发散角激光照明镜头，包括沿光束传输方向顺次设置的光束整形镜组以及扩束调焦镜组，所述光束整形镜组包括光焦度为负的第一柱面透镜以及位于其两侧的光焦度均为正的第二柱面透镜和第三柱面透镜，所述扩束调焦镜组包括光焦度为负的第一镜面透镜以及位于其两侧的光焦度均为正的第二球面透镜和第三球面透镜，以提高照明光能量集中度。本发明采用光束整形和激光扩束镜组分别压缩光束发散角，提高照明光能量集中度。

技术研发人员：武春风,戴勋义,王勋,吴丰阳,董理治,吴琳
受保护的技术使用者：航天科工微电子系统研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15