【摘 要】
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激光武器的飞速发展,使其极有可能作为一款威力巨大的战略性武器而被广泛应用于未来战争中。针对激光武器对光学成像系统的威胁,基于固定波长滤光片的激光防护方案被广泛研究和应用,但此类方案无法有效地对未知波长的激光进行防护。法布里-珀罗（Fabry-Perot,F-P）腔可调谐滤波器凭借其可调谐、自由光谱范围宽、控制精度高、结构稳定、易于加工等优点,有可能弥补基于固定波长滤光片的激光防护方案的不足,在激光
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激光武器的飞速发展,使其极有可能作为一款威力巨大的战略性武器而被广泛应用于未来战争中。针对激光武器对光学成像系统的威胁,基于固定波长滤光片的激光防护方案被广泛研究和应用,但此类方案无法有效地对未知波长的激光进行防护。法布里-珀罗（Fabry-Perot,F-P）腔可调谐滤波器凭借其可调谐、自由光谱范围宽、控制精度高、结构稳定、易于加工等优点,有可能弥补基于固定波长滤光片的激光防护方案的不足,在激光防护领域拥有一定的应用潜力。本文针对中波红外激光防护的应用需求,设计和制作了一款基于压电陶瓷驱动大口径F-P腔可调谐滤波器,测试结果显示,其可以通过腔长扫描实现对3～5μm波长范围内特定波长红外光的选择性透过,且具有良好的滤波性能。本文的主要研究内容和具体工作如下:（1）介绍了F-P腔滤波器的相关理论知识,利用TFCalc软件对F-P腔的高反膜和增透膜光学膜系进行了仿真设计。在反射镜上制作了电容位移传感探头,采用压电陶瓷叠堆作为驱动器,加工和组装了F-P腔红外可调谐滤波器。（2）设计和制作了基于SMT32F407ZGT单片机的F-P腔红外可调谐滤波器控制电路,该电路具有腔长控制的功能,同时设计并制作了电容位移传感器的测量电路。开发了与电路配套的QT上位机和STM32下位机控制软件。（3）为提高腔长控制的精确度,分别设计并实现了基于电容位移传感器的闭环控制算法和基于后向反馈（Back Propagation,BP）神经网络的开环控制算法。（4）搭建了F-P腔可调谐滤波器的测试系统。测试了控制电路的驱动电压模块性能,利用彩色激光位移计完成了电容位移传感器的定标,并验证评估了闭环控制算法和开环控制算法,并对两者做了性能对比。使用傅里叶红外光谱仪测试了F-P腔可调谐滤波器的红外滤波特性,最后进行了腔长扫描捕获F-P腔高透射率波峰的测试,测试结果显示红外峰值透射率大于50%且响应时间小于132ms。
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