一种对地观测空间云服务平台激光告警装置的制作方法

本发明属于激光告警领域，基于鱼眼大视场镜头成像理论和衍射光栅的光学衍射理论，提出了一种对地观测空间云服务平台激光告警装置。

背景技术：

1、随着激光武器的发展，包括激光照射、激光测距、激光雷达、激光制导、激光侦查、激光致盲等，卫星极易受到激光武器的攻击，导致卫星物理安全受到威胁，若能准确探测到来袭激光的方位和光谱特征，将对我方进一步防护提供可靠依据，同时我方受攻击的感知能力将对敌方形成威慑力，这将极大提高我卫星的生存能力。国内的激光告警系统总体技术水平与国外有一定的差距，主要表现在测量波长比较单一(主要是针对某种波长而设计的)，方向测量范围窄，且精度低等方面。从国内的文献报道来看，近年来多家科研院所开展采用现代信息处理技术的激光告警系统的研究工作，但是还未见相关产品的报道。因此还需紧跟国外发展趋势研制高性能激光告警系统，以便在未来战场上取得主动。

技术实现思路

1、为了解决现有激光告警机测量波长单一，方向测量范围窄，且精度低等问题。本发明通过将光栅嵌入光学镜头内部的方法，再结合前置视场压缩系统实现180°大视场，高精度来袭激光角度探测和宽谱段波长测量，可探测光谱范围为0.5μm～1.6μm。使用视场压缩系统、内嵌光栅的光学系统以及面阵探测器等器件，此系统集成简单，体积小，性能高等特点，便于应用在空间云平台，实现卫星激光告警。

2、本发明提供的对地观测空间云服务平台激光告警装置，包括以下内容：

3、一种对地观测空间云服务平台激光告警装置，包括激光告警系统和卫星，其中卫星用于判断来袭激光入射角度及波长，所述激光告警系统包括视场压缩透镜组(1-1)、孔径光阑(1-2)、光栅(1-3)、后置透镜(1-4)、面阵探测器(1-6)和控制及数据处理电路；其中，视场压缩透镜组(1-1)用于将188°视场压缩至42°，使进入后续光学系统的最大角度可达21°；

4、来袭激光首先经过激光告警的视场压缩透镜组，对视场进行压缩，之后经过紧密放置的孔径光阑和光栅，来保证最大程度利用光能量并且保证光强分布均匀；经过光栅(1-3)衍射后的入射激光，再经过后置镜头(1-4)将光束汇聚再面阵探测器(1-6)上形成光斑；通过控制及数据处理电路计算出衍射光斑的中心坐标，最后根据光斑中心的信息，实现对来袭激光角度和波长高精度探测。

5、进一步的，所述光栅的光栅常数为3μm，缝宽为1.2μm。

6、进一步的，所述后置透镜(1-4)和面阵探测器(1-6)之间加装有窄带滤光片(1-5)，用于取出杂散光的干扰。

7、进一步的，卫星由光斑中心得到来袭激光角度和波长的具体过程如下：

8、根据光斑的x坐标，y坐标得出激光入射方位角α和俯仰角γ；给定光栅常数d，光学系统焦距f，激光波长为λ，激光零级衍射角为α，正负一级衍射角分别为β+、β-；

9、由光栅衍射方程可知：

10、

11、ccd置于镜头的焦平面处，将成像在它上的光斑信息进行处理，从而得出0级、+1级以及-1级的位置如下：

12、

13、推出入射方位角α，正负以及衍射角β+、β-以及入射波长λ，如下所示：

14、

15、在y方向，可得：

16、

17、最终求得激光入射方位角α和俯仰角γ，激光波长λ。

18、本发明与现有技术相比具有如下特点：

19、本发明突破了传统激光告警机的局限性，采用大视场镜头与光栅结合的方式，可实现188°超大视场激光告警，并且角度分辨率高，探测光谱范围可达0.5～1.6μm。该系统有集成度高，探测精度高，体积小，重量轻等优点，可用于对地观测空间云服务平台实现激光告警。

技术特征：

1.一种对地观测空间云服务平台激光告警装置，包括激光告警系统和卫星，其中卫星用于判断来袭激光入射角度及波长，其特征在于，所述激光告警系统包括视场压缩透镜组(1-1)、孔径光阑(1-2)、光栅(1-3)、后置透镜(1-4)、面阵探测器(1-6)和控制及数据处理电路；其中，视场压缩透镜组(1-1)用于将188°视场压缩至42°，使进入后续光学系统的最大角度可达21°；

2.根据权利要求1所述的一种对地观测空间云服务平台激光告警装置，其特征在于，所述光栅的光栅常数为3μm，缝宽为1.2μm。

3.根据权利要求1所述的一种对地观测空间云服务平台激光告警装置，其特征在于，所述后置透镜(1-4)和面阵探测器(1-6)之间加装有窄带滤光片(1-5)，用于取出杂散光的干扰。

4.根据权利要求1所述的一种对地观测空间云服务平台激光告警装置，其特征在于，卫星由光斑中心得到来袭激光角度和波长的具体过程如下：

技术总结
本发明公开了一种对地观测空间云服务平台激光告警装置，属于激光告警领域；其主要由激光告警系统和卫星实现，激光告警系统主要由视场压缩透镜组、孔径光阑、光栅、后置透镜、窄带滤光片、面阵探测器组成。突破了传统激光告警系统测量波长比较单一，方向测量范围窄，且精度低等缺点，采用多带通窄带滤光片和1280×1024的面阵探测器降低了误警率和虚警率等问题。本发明采用视场压缩透镜组，可以将188°视场压缩至42°。入射激光经过光栅对激光光束进行衍射，再经过后置镜头将光束汇聚再面阵探测器上形成光斑，可通过控制及数据处理电路系统将衍射光斑的中心坐标计算出来，最后根据光斑中心的信息，实现对来袭激光角度和波长高精度探测。

技术研发人员：刘友永,孙康,李东光,王守斌,朱皓俊
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十四研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16