(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利

(10)【授权公告号】CN110637513B
(45)【授权公告日】20140625

(21)【申请号】201010048893.9
(22)【申请日】20100630
(73)【专利权人】 河南平原光电有限公司 ; 【地址】 454001 河南省焦作市工业路1号 ;
(72)【发明人】 张永安 ; 刘金涛 ; 赵路民 ; 李金映 ; 李慧珍 ; 王松伟 ;
(74)【专利代理机构】 【代理人】
(51)【Int.CI.】 F41B 15/00 (2006.01) ; H01S 3/10 (2006.01) ;
(56)【对比文件】 【审查员】

(54)【发明名称】一种新型光束定向器
(57)【摘要】本发明提供一种新型光束定向器,由观察瞄准和激光发射两个通道组成。观察瞄准通道由次镜、主镜、下反光镜、分光镜、物镜组、高分辨率探测器组成;激光发射通道由高能激光器、透镜组、分光镜、下反光镜、主镜、次镜组成;次镜、主镜、下光反射镜和分光镜为两个通道所共有。次镜和主镜组成为大口径长焦距的卡塞格林系统;主镜、次镜采用非球面,以校正系统的球差和慧差;物镜组设置在像方,来校正场曲、像散和畸变,满足系统长焦距、高分辨率的要求。高能激光束经透镜组、主镜、次镜进行调制,减小激光发散角,使激光器发出的强激光经激光发射通道后汇聚到目标上,形成功率密度尽可能高的光斑。本发明光束定向器,可以用于高能激光武器系统。

【权利要求书】


1.一种新型光束定向器,所述的光束定向器由搜索来袭导弹目标、锁定目标、跟踪目标的观察瞄准通道和由高能激光器发出经过调制的激光束实现摧毁目标的激光发射通道组成,所述的观察瞄准通道由次镜、主镜、下反光镜、分光镜、物镜组、高分辨率探测器组成;所述的激光发射通道由高能激光器、透镜组、分光镜、下反光镜、主镜、次镜组成,所述的次镜、主镜、下反光镜和分光镜为观察瞄准通道和激光发射通道所共有;高能激光器发出激光通过透镜组,然后经分光镜后,反射光线经过下反光镜后依次通过主镜和次镜,折射光线经物镜组后进入高分辨率探测器。

2.根据权利要求1所述的光束定向器,其特征在于:所述的次镜和主镜组成为大口径长焦距的卡塞格林系统,所述卡塞格林系统的主镜、次镜采用非球面,以校正系统的球差和慧差;所述物镜组设置在像方,来校正场曲、像散和畸变,满足系统长焦距、高分辨率的要求。

3.根据权利要求1所述的光束定向器,其特征在于:所述的高能激光器发出的高能激光束经透镜组、主镜、次镜进行调制,减小激光发散角,使高能激光器发出的高能激光束经激光发射通道后汇聚到目标上,形成光斑。

4.根据权利要求1所述的光束定向器,其特征在于:所述的下反光镜安装在电控微调压电陶瓷镜座上,使下反光镜可在一定范围内转动,从而使远处移动的目标在高分辨率探测器上成像位置不变,实现稳像功能和观察瞄准通道对目标的跟踪功能,并使激光发射通道发射的激光光斑始终锁定在目标的某一固定部位。

【说明书】


一种新型光束定向器

【0001】技术领域

【0002】本发明涉及一种新型光束定向器,主要应用于高能激光武器搜索目标、锁定目标、精确跟踪目标、利用调制后的激光束实时对来袭导弹(或飞行)目标进行拦截和摧毁,属于精确跟踪电视成像、非球面成像、激光束调制等技术领域。

【0003】背景技术

【0004】关于目标的搜索、锁定、精确跟踪的课题,一直以来都是国内外光学研究的重点和热点,许多学者和工程技术人员也一直致力于发展更加精确的目标跟踪系统,目前,我国的激光技术主要用于激光测距、弹道测量、大气激光通信、光纤通信、武器导引、激光致盲等方面,还没有研制出依靠高能激光摧毁目标的高能激光武器,迫切需要适用于各种平台的具有搜索目标、锁定目标、精确跟踪目标、利用调制后的激光束实时对来袭导弹(或飞行)目标进行拦截和摧毁的新型光束定向器。

【0005】发明内容

【0006】本发明的目的是针对发明目前我国的激光技术主要用于激光测距、弹道测量、大气激光通信、光纤通信、武器导引、激光致盲等方面,还没有依靠高能激光摧毁目标的光束定向器的现状,提供一种新型光束定向器,利用非球面成像、精确跟踪电视摄像技术,搜索来袭目标,并锁定、跟踪目标,由计算机控制中心发出指令,高能激光器发出调制激光束摧毁目标。

【0007】为了实现上述目的,本发明的技术方案是:一种新型光束定向器,由搜索来袭导弹目标、锁定目标、跟踪目标的观察瞄准通道和由高能激光器发出经过调制的激光束实现摧毁目标的激光发射通道两个通道组成。

【0008】所述的观察瞄准通道由次镜、主镜、下反光镜、分光镜、物镜组、高分辨率探测器组成;所述的激光发射通道由高能激光器、透镜组、分光镜、下反光镜、主镜、次镜组成,所述的次镜、主镜、下光反射镜和分光镜为观察瞄准通道和激光发射通道所共有。

【0009】所述的次镜和主镜组成为大口径长焦距的卡塞格林系统,主镜、次镜采用非球面,以校正系统的球差和慧差;所述物镜组设置在像方,来校正场曲、像散和畸变,满足系统长焦距、高分辨率的要求。

【0010】所述的高能激光器发出的激光束,高能激光束经透镜组、主镜、次镜进行调制,减小激光发散角,使激光器发出的强激光经激光发射通道后汇聚到目标上,形成功率密度尽可能高的光斑。

【0011】所述的下反光镜安装在电控微调压电陶瓷镜座上,使下反光镜可在一定范围内转动,从而使远处移动的目标在高分辨率探测器上成像位置不变,实现稳像功能和观察瞄准通道对目标的跟踪功能,并使激光发射通道发射的激光光斑始终锁定在目标的某一固定部位。

【0012】凡高能激光经过的光学零件,都采用热膨胀系数极小、耐高温的材料。其中次镜、主镜选用微晶玻璃;透镜组、分光镜、下反光镜采用石英玻璃;所有激光反射面——次镜、主镜、下反光镜的激光反射面、分光面——分光镜的分光面采用激光破坏阈值较高的反射膜;激光增透面——透镜组激光增透面采用激光破坏阈值较高的增透膜,使光学零件能够长期承受高能量的激光照射要求。

【0013】本发明的有益效果是:本发明光束定向器,可用于高能激光武器系统,在空中、海上、陆地对空中导弹、敌飞机等目标进行跟踪并实施摧毁。当这种系统被广泛装备到部队后,不但可以大大提高我国的国防实力,而且也可以带来可观的经济效益。

【0014】附图说明

【0015】附图为本发明新型光束定向器的原理图。

【0016】具体实施方式

【0017】下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

【0018】如附图所示,本发明的新型光束定向器,由搜索来袭导弹目标、锁定目标、跟踪目标的观察瞄准通道和由高能激光器发出经过调制的激光束实现摧毁目标的激光发射通道两个通道组成。

【0019】所述的观察瞄准通道由次镜1、主镜2、下反光镜3、分光镜4、物镜组5、高分辨率探测器6组成;所述的激光发射通道由高能激光器8、透镜组7、分光镜4、下反光镜3、主镜2、次镜1组成,由于重量和体积的限制,所述的次镜1、主镜2、下光反射镜3和分光镜4为观察瞄准通道和激光发射通道所共有,在设计时选用合适的变量,同时兼顾观察瞄准通道和激光发射通道的性能。

【0020】战技指标要求长焦距,有效通光口径大,视场较小,系统分辨率高,综合产品战技指标的整体要求,选用卡塞格林系统作为产品的主光学系统。考虑到产品最终是安装到跟踪平台上使用,有一定的负载和转动半径限制,在确保战技指标和结构强度的情况下,重点考虑降低产品重量、减小产品体积等因素,最终确定将观察瞄准通道和激光发射通道共用卡塞格林系统。

【0021】由于观察瞄准通道是搜索目标,并锁定、跟踪目标的通道,因此观察瞄准通道应具有很好的成像质量和高分辨率,在进行该光学系统设计时,必须校正好系统的像差(球差、慧差、场曲、像散、畸变等)。由此所述的次镜1和主镜2组成为大口径长焦距的卡塞格林系统,所述卡塞格林系统主镜2、次镜1采用非球面,以校正系统的球差和慧差;所述物镜组5设置在像方,来校正场曲、像散和畸变,满足系统长焦距、高分辨率的要求。

【0022】由于激光器发出的高能激光发散角比较大,如果直接照射到目标上时,随着距离的增加,会有相当大的一部分激光束损失,造成激光能量减弱,影响摧毁或破坏目标的效率。因此所述的高能激光器8发出的激光束,高能激光束经透镜组7、主镜2、次镜1进行调制,减小激光发散角,使高能激光器8发出的强激光经激光发射通道后汇聚到目标上,形成功率密度尽可能高的光斑。

【0023】为实现稳像和跟踪功能,所述的下反光镜3安装在电控微调压电陶瓷镜座上,使下反光镜3可在一定范围内转动,从而使远处移动的目标在高分辨率探测器上成像位置不变,实现稳像功能和观察瞄准通道对目标的跟踪功能,并使激光发射通道发射的激光光斑始终锁定在目标的某一固定部位。

【0024】由于激光器发出的是高能激光,凡高能激光经过的光学零件,都采用热膨胀系数极小、耐高温的材料。其中次镜1、主镜2选用微晶玻璃;透镜组7、分光镜4、下反光镜3采用石英玻璃;所有激光反射面——次镜1、主镜2、下反光镜3的激光反射面、分光面——分光镜4的分光面采用激光破坏阈值较高的反射膜;激光增透面——透镜组7激光增透面采用激光破坏阈值较高的增透膜,使光学零件能够长期承受高能量的激光照射要求。

【0025】以本发明而设计和生产的光束定向器,可以用于高能激光武器系统,在空中、海上、陆地对空中导弹、敌飞机等目标进行跟踪并实施摧毁。当这种系统被广泛装备到部队后,不但可以大大提高我国的国防实力,而且也可以带来可观的经济效益。因此,光束定向器在高能激光武器装备中应用前景广阔。

【说明书附图】


【0001】


图1