專利名稱：同口徑共光路光束發(fā)射與跟瞄系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電對抗領(lǐng)域，具體涉及一種采用同口徑共光路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)激光發(fā)射光束與目標(biāo)紅外或可見光福射跟貓光束處于同一光路系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光電對抗裝備的一般特征首先利用紅外波段探測器或可見光波段電視實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)發(fā)現(xiàn)、識別與跟蹤，然后啟動干擾或毀傷類激光器對目標(biāo)進(jìn)行特定波段的干擾或毀傷性破壞。在這個(gè)過程中跟瞄裝置一般采用被動式接收，對抗裝置一般采用主動式激光發(fā)射。跟瞄裝置需要始終精確快速跟蹤干擾目標(biāo)，激光發(fā)射裝置需要根據(jù)跟瞄裝置的高精度跟瞄完成對目標(biāo)的干擾或破壞?；谶@個(gè)原理跟瞄裝置的被動接收光路需要與激光干擾裝置的主動發(fā)射光路始終保持高度平行，尤其是對距離較遠(yuǎn)的目標(biāo)進(jìn)行光電對抗，這種嚴(yán)格的平行性對于干擾的效果有著至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)有的光電對抗轉(zhuǎn)臺往往采用跟瞄裝置與激光發(fā)射裝置相互獨(dú)立的設(shè)計(jì)思路，通過后期的裝調(diào)試驗(yàn)對兩者的光路平行性進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)前的這種方式存在結(jié)構(gòu)部件較多、光路平行調(diào)整困難、只能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)光路的相對平行、實(shí)現(xiàn)兩光路的結(jié)構(gòu)受熱沖擊等環(huán)境變化因素導(dǎo)致的不同影響無法消除等缺點(diǎn)，尤其是跟瞄與發(fā)射光路由于采用獨(dú)立設(shè)計(jì)且結(jié)構(gòu)部件較多，在環(huán)境變化時(shí)兩者的光路會由于存在不同的結(jié)構(gòu)變形而出現(xiàn)平行性較差的結(jié)果，這時(shí)跟瞄指示的目標(biāo)位置和激光束打擊的目標(biāo)位置便出現(xiàn)偏差，這種偏差會隨著距離的加大而呈放大趨勢，這對于集中有限的激光器能量高精度打擊目標(biāo)而言是非常不利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有光電對抗裝置采用跟瞄裝置與發(fā)射裝置獨(dú)立設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)部件較多，導(dǎo)致在環(huán)境變化時(shí)兩者的光路平行由于存在不同結(jié)構(gòu)變形而出現(xiàn)平行性效果差，進(jìn)而使跟瞄指示的目標(biāo)位置和激光束打擊的目標(biāo)位置便出現(xiàn)偏差的問題，提供一種同口徑共光路光束發(fā)射與跟瞄系統(tǒng)。同口徑共光路光束發(fā)射與跟瞄系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺俯仰部分、第一復(fù)合光束反射鏡、第二復(fù)合光束反射鏡、第三復(fù)合光束反射鏡、轉(zhuǎn)臺方位部分、第四復(fù)合光束反射鏡、紅外或可見光波段跟瞄組件、目標(biāo)紅外或可見光波段光束反射鏡、轉(zhuǎn)臺底座和激光發(fā)射組件； 所述第一復(fù)合光束反射鏡位于轉(zhuǎn)臺俯仰部分的頂部中心位置，第二復(fù)合光束反射鏡位于轉(zhuǎn)臺俯仰部分的俯仰軸軸頭位置；所述第三復(fù)合光束反射鏡和第四復(fù)合光束反射鏡位于轉(zhuǎn)臺方位部分中，且第三復(fù)合光束反射鏡位于第二復(fù)合光束反射鏡的正下方，第四復(fù)合光束反射鏡位于第一復(fù)合光束反射鏡的正下方；所述第二復(fù)合光束反射鏡和第三復(fù)合光束反射鏡垂直放置，且第二復(fù)合光束反射鏡和第三復(fù)合光束反射鏡為一體式結(jié)構(gòu)；所述第三復(fù)合光束反射鏡和第四復(fù)合光束反射鏡平行放置，且第三復(fù)合光束反射鏡和第四復(fù)合光束反射鏡為一體式結(jié)構(gòu)；所述紅外或可見光波段跟瞄組件、目標(biāo)紅外或可見光波段光束反射鏡和激光發(fā)射組件位于轉(zhuǎn)臺底座部分。本發(fā)明的有益效果—、本發(fā)明采用同口徑同光路方式實(shí)現(xiàn)激光發(fā)射光路與目標(biāo)跟瞄光路的復(fù)合化。 采用這種同口徑光路設(shè)計(jì)可以解決由于機(jī)械部件受環(huán)境變化導(dǎo)致光路方向出現(xiàn)偏差問題， 而這種偏差體現(xiàn)在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中發(fā)射光路與跟瞄光路相互獨(dú)立的結(jié)構(gòu)中是不一致的。當(dāng)采用同口徑反射鏡時(shí)無論這些反射鏡受環(huán)境影響而如何變化，發(fā)射光路與跟瞄光路始終保持相互平行，這對于光束平行度要求非常高的光電對抗系統(tǒng)而言是非常有用的；二、采用同口徑共光路發(fā)射與跟瞄光路設(shè)計(jì)可以在一定程度上簡化光電對抗裝置的復(fù)雜性，降低設(shè)備裝調(diào)的難度?，F(xiàn)有的光電對抗裝備往往采用的是發(fā)射與跟瞄相互獨(dú)立的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一般將體積相對較小的跟瞄系統(tǒng)置于發(fā)射轉(zhuǎn)臺最后反射鏡的上方或下方，對兩者的光路平行性進(jìn)行裝調(diào)后交付使用，這種結(jié)構(gòu)體積相對較大，結(jié)構(gòu)也相對復(fù)雜，不利用光電對抗裝備的小型化。同時(shí)依靠對光路的裝調(diào)實(shí)現(xiàn)兩光路的平行，需要考慮環(huán)境變化時(shí)兩光路的平行情況，因?yàn)檫@種裝調(diào)不能完全適應(yīng)設(shè)備使用過程中的各種環(huán)境影響，使得裝調(diào)過程中需首先判斷設(shè)備的最終使用情況，以光路受環(huán)境影響的變化平衡點(diǎn)作為最終的裝調(diào)目標(biāo)，這就導(dǎo)致了裝調(diào)的困難，同時(shí)裝調(diào)后的光路平行精度不會非常理想；三、采用能夠完全保證平行的設(shè)計(jì)可以降低系統(tǒng)的制造成本?，F(xiàn)有的光電對抗裝備為保證設(shè)備在使用過程中也能基本保持裝調(diào)后的光路平行性需要盡可能地降低環(huán)境變化對光路的影響，這樣在反射鏡及轉(zhuǎn)臺等結(jié)構(gòu)件的材料選擇上往往選用線脹系數(shù)較小的殷鋼等高成本材料，同時(shí)還需考慮各類材料的匹配性，這就給設(shè)計(jì)帶來了很多限制條件。采用本發(fā)明的光路設(shè)計(jì)則可以在一定程度上降低這些要求，由于兩光路的變化始終一致，不存在由于環(huán)境影響導(dǎo)致兩光路不同變化從而使兩者平行度降低的問題；四、本發(fā)明能夠提高系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)能力與可靠性，將跟瞄與發(fā)射組件全部置于環(huán)境相對封閉、受外界影響相對較小的轉(zhuǎn)臺底座部分有諸多優(yōu)點(diǎn)。目標(biāo)紅外或可見光波段光束反射鏡位于轉(zhuǎn)臺底座部分，受外界的環(huán)境影響非常小，因此由于外界環(huán)境變化導(dǎo)致的該反射鏡變形也非常小，這就為兩光路的平行性提供了支持。同時(shí)將整個(gè)跟瞄裝置置于轉(zhuǎn)臺底座內(nèi)部可以有效屏蔽環(huán)境影響，提高該裝置的可靠性。


圖I為本發(fā)明所述的同口徑共光路光束發(fā)射與跟瞄系統(tǒng)的光路示意圖。圖2為本發(fā)明所述的同口徑共光路光束發(fā)射與跟瞄系統(tǒng)中激光發(fā)射部分與跟蹤瞄準(zhǔn)光束接收部分的光路放大示意圖。圖中1、轉(zhuǎn)臺俯仰部分，2、第一復(fù)合光束反射鏡，3、激光發(fā)射光束，4、跟瞄光束，5、 第二復(fù)合光束反射鏡，6、第四復(fù)合光束反射鏡,7、轉(zhuǎn)臺方位部分,8、第三復(fù)合光束反射鏡，
9、紅外或可見光波段跟瞄組件，10、目標(biāo)紅外或可見光波段光束反射鏡，11、轉(zhuǎn)臺底座，12、 激光發(fā)射組件。
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖I和圖2說明本實(shí)施方式，同口徑共光路光束發(fā)射與跟瞄系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺俯仰部分I、第一復(fù)合光束反射鏡2、第二復(fù)合光束反射鏡5、第三復(fù)合光束反射鏡8、轉(zhuǎn)臺方位部分7、第四復(fù)合光束反射鏡6、紅外或可見光波段跟瞄組件9、目標(biāo)紅外或可見光波段光束反射鏡10、轉(zhuǎn)臺底座11和激光發(fā)射組件12 ;所述第一復(fù)合光束反射鏡2位于轉(zhuǎn)臺俯仰部分I的頂部中心位置，第二復(fù)合光束反射鏡5位于轉(zhuǎn)臺俯仰部分I的俯仰軸軸頭位置； 所述第三復(fù)合光束反射鏡8和第四復(fù)合光束反射鏡6位于轉(zhuǎn)臺方位部分7中，且第三復(fù)合光束反射鏡8位于第二復(fù)合光束反射鏡5的正下方，第四復(fù)合光束反射鏡6位于第一復(fù)合光束反射鏡2的正下方；所述第二復(fù)合光束反射鏡5和第三復(fù)合光束反射鏡8垂直放置,且第二復(fù)合光束反射鏡5和第三復(fù)合光束反射鏡8為一體式結(jié)構(gòu)；所述第三復(fù)合光束反射鏡 8和第四復(fù)合光束反射鏡6平行放置，且第三復(fù)合光束反射鏡8和第四復(fù)合光束反射鏡6為一體式結(jié)構(gòu)；所述紅外或可見光波段跟瞄組件9、目標(biāo)紅外或可見光波段光束反射鏡10和激光發(fā)射組件12位于轉(zhuǎn)臺底座11部分。本實(shí)施方式所述目標(biāo)紅外或可見光波段光束反射鏡10為中空結(jié)構(gòu)的斜置凹面反射鏡，激光發(fā)射光束3從目標(biāo)紅外或可見光波段光束反射鏡10的中心孔處穿過,跟貓光束4 經(jīng)過目標(biāo)紅外或可見光波段光束反射鏡10反射后匯聚至紅外或可見光波段跟瞄組件9處。本實(shí)施方式所述的激光發(fā)射組件12的發(fā)射口徑位于第四復(fù)合光束反射鏡6中心處的正下方，激光發(fā)射組件12的出光口處的激光發(fā)射光束3為經(jīng)過整形和擴(kuò)束后的光束。本實(shí)施方式中，來襲目標(biāo)的跟貓光束4福射經(jīng)過第一復(fù)合光束反射鏡2的外圈反射到第二復(fù)合光束反射鏡5的外圈，同時(shí)被第二復(fù)合光束反射鏡5至第三復(fù)合光束反射鏡8 的外圈，被其反射后又反射至第四復(fù)合光束反射鏡6的外圈；經(jīng)過第四復(fù)合光束反射鏡6的反射后光束被反射至目標(biāo)紅外或可見光波段光束反射鏡上10，最終經(jīng)過目標(biāo)紅外或可見光波段光束反射鏡10將光束匯聚至紅外或可見光波段跟瞄組件9的接收口徑上，最終在CXD 上成像。本實(shí)施方式中經(jīng)激光發(fā)射組件12的發(fā)射口徑發(fā)射的激光發(fā)射光束3為干擾或毀傷激光光束經(jīng)過擴(kuò)束整形的，經(jīng)過目標(biāo)紅外或可見光波段光束反射鏡10的中心孔發(fā)射至第四復(fù)合反射鏡6的內(nèi)圈部分，經(jīng)過該反射鏡的反射后激光發(fā)射光束3入射至第三復(fù)合反射鏡8，最后經(jīng)過第二復(fù)合反射鏡5和第一復(fù)合反射鏡2的內(nèi)圈反射將激光發(fā)射光束3發(fā)射到與跟瞄光束4所瞄準(zhǔn)的來襲目標(biāo)的中心點(diǎn)處，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的高精度激光對抗。由于來襲目標(biāo)多為運(yùn)動目標(biāo)，因此跟瞄發(fā)射轉(zhuǎn)臺要隨著目標(biāo)的運(yùn)動而隨動，在這個(gè)過程中由于復(fù)合發(fā)射鏡位于跟瞄發(fā)射轉(zhuǎn)臺的俯仰和方位部分，而該部分一般直接位于外界環(huán)境中，因此該部分機(jī)械結(jié)構(gòu)易受環(huán)境影響而出現(xiàn)變形，尤其是當(dāng)轉(zhuǎn)臺外部環(huán)境影響不均勻時(shí)上述四面復(fù)合反射鏡會出現(xiàn)由于熱脹冷縮造成的整體變形，這種變形會導(dǎo)致傳統(tǒng)的分體式激光發(fā)射光束與跟瞄光束的不平行性，在本結(jié)構(gòu)中并不會造成任何影響。因此當(dāng)該光路結(jié)構(gòu)在裝調(diào)后， 即可實(shí)現(xiàn)任何條件下的兩光束平行，這對于高精度光電對抗裝備而言是非常有意義的。本發(fā)明將現(xiàn)有的相互獨(dú)立的激光發(fā)射光路與跟瞄光路融合到一起，通過分為內(nèi)圈光路發(fā)射和外圈光路接收的復(fù)合式反射鏡實(shí)現(xiàn)兩光束平行度的始終一致性。由于外界環(huán)境的變化易導(dǎo)致位于轉(zhuǎn)臺底座上方的各反射鏡位置變化，從而導(dǎo)致光路在不同的溫度條件下，尤其是非均勻環(huán)境變化沖擊下會出現(xiàn)偏移，當(dāng)前的光電對抗裝備只能通過選用線脹系數(shù)較小的材料、對轉(zhuǎn)臺進(jìn)行環(huán)境隔離控制等效果并不十分理想的被動措施。采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)則由于采用共口徑共光路方式，則在裝備抗環(huán)境變化方面不需要過多考慮，因此可提高裝備的環(huán)境適應(yīng)性，同時(shí)簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、降低設(shè)計(jì)成本。
權(quán)利要求
1.同口徑共光路光束發(fā)射與跟貓系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺俯仰部分(I)、第一復(fù)合光束反射鏡(2)、第二復(fù)合光束反射鏡(5)、第三復(fù)合光束反射鏡(8)、轉(zhuǎn)臺方位部分(7)、第四復(fù)合光束反射鏡(6)、紅外或可見光波段跟貓組件(9)、目標(biāo)紅外或可見光波段光束反射鏡(10)、轉(zhuǎn)臺底座(11)和激光發(fā)射組件(12);其特征是，所述第一復(fù)合光束反射鏡(2)位于轉(zhuǎn)臺俯仰部分(I)的頂部中心位置，第二復(fù)合光束反射鏡(5)位于轉(zhuǎn)臺俯仰部分(I)的俯仰軸軸頭位置；所述第三復(fù)合光束反射鏡(8)和第四復(fù)合光束反射鏡(6)位于轉(zhuǎn)臺方位部分(7)中，且第三復(fù)合光束反射鏡(8)位于第二復(fù)合光束反射鏡(5)的正下方，第四復(fù)合光束反射鏡(6)位于第一復(fù)合光束反射鏡(2)的正下方；所述第二復(fù)合光束反射鏡(5)和第三復(fù)合光束反射鏡(8)垂直放置，且第二復(fù)合光束反射鏡(5)和第三復(fù)合光束反射鏡(8) 為一體式結(jié)構(gòu)；所述第三復(fù)合光束反射鏡(8)和第四復(fù)合光束反射鏡(6)平行放置，且第三復(fù)合光束反射鏡(8)和第四復(fù)合光束反射鏡(6)為一體式結(jié)構(gòu)；所述紅外或可見光波段跟瞄組件(9)、目標(biāo)紅外或可見光波段光束反射鏡(10)和激光發(fā)射組件(12)位于轉(zhuǎn)臺底座(11)部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同口徑共光路光束發(fā)射與跟瞄系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo)紅外或可見光波段光束反射鏡(10)為中空結(jié)構(gòu)的斜置凹面反射鏡，激光發(fā)射光束(3)從目標(biāo)紅外或可見光波段光束反射鏡(10)的中心孔處穿過，跟瞄光束(4)經(jīng)過目標(biāo)紅外或可見光波段光束反射鏡(10)反射后匯聚至紅外或可見光波段跟瞄組件(9)處。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同口徑共光路光束發(fā)射與跟瞄系統(tǒng)，其特征在于，所述激光發(fā)射組件(12)的發(fā)射口徑位于第四復(fù)合光束反射鏡￠)中心處的正下方，激光發(fā)射組件(12)的出光口處的激光發(fā)射光束(3)為經(jīng)過整形和擴(kuò)束后的光束。
全文摘要
同口徑共光路光束發(fā)射與跟瞄系統(tǒng)，涉及光電對抗領(lǐng)域，解決現(xiàn)有光電對抗裝置采用跟瞄裝置與發(fā)射裝置獨(dú)立設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)部件較多，導(dǎo)致在環(huán)境變化時(shí)兩者的光路平行由于存在不同結(jié)構(gòu)變形而出現(xiàn)平行性效果差，進(jìn)而使跟瞄指示的目標(biāo)位置和激光束打擊的目標(biāo)位置便出現(xiàn)偏差的問題，本發(fā)明將相互獨(dú)立的激光發(fā)射光路與跟瞄光路融合到一起，通過分為內(nèi)圈光路發(fā)射和外圈光路接收的復(fù)合式反射鏡實(shí)現(xiàn)兩光束平行度的始終一致性。采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)則由于采用共口徑共光路方式，則在裝備抗環(huán)境變化方面不需要過多考慮，因此可提高裝備的環(huán)境適應(yīng)性，同時(shí)簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、降低設(shè)計(jì)成本。
文檔編號G02B17/06GK102608738SQ20121009101
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者劉長順, 莊昕宇, 王兵, 郭勁, 陳兆兵, 韓旭東 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所