窄脉冲激光光谱与入射方向被动探测方法与关键技术研究

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窄脉冲激光光谱与入射方向探测是激光告警系统中的核心技术,实时、准确的探测来袭激光光谱和入射方向等信息,是激光告警的前提和难题。本文在分析现有脉冲激光探测技术的基础上,研究了激光告警技术中的若干关键问题,主要研究内容如下:1、在分析窄脉冲激光在军事上的应用及其探测技术发展的技术上,提出一种大视场、高光谱分辨率的脉冲激光入射方向和光谱探测系统模型。该模型综合运用了光纤传感、光电探测和静态傅里叶变换等相关理论与技术,可实现对入射窄脉冲激光相关参数的快速获取;2、建立了精确分割空间视场的大视场光学接收头模型,该模型将三角窗口和梯形窗口配合使用,实现了对视场空间的精确分割,克服了圆型窗口重叠视场不均匀,甚至出现视场盲区的缺点。理论分析了窗口大小、形状,接收器位置、窗口材料、窗口透镜等因素对视场的影响。开发了原理样机,并进行了实验验证;实现了使用6个三角形窗口和6个梯形窗口,将方位角范围360°,俯仰角90°均匀分割成36个视场空间,分辨率达30°。3、研究了锥形透镜光纤视场原理,建立了其视场分析理论模型,分析了光纤锥角与光纤视场之间的关系,以及透镜大小和焦距与光纤视场之间的关系,理论表明使用数值孔径为0.22的双石英光纤,锥角为116°时,单根光纤视场达到最大也为116°。将锥形透镜光纤技术引入到多窗口大视场激光告警接收机中,定做了几种以增大光纤视场为目的的锥形透镜光纤,实验结果表明单根光纤视场实际达到110°,有效增大了光纤视场,满足了该项研究的需求;4、建立了激光信号传输、光电转换、信号放大及噪声分析理论模型,从理论上分析了大气质量、光电探测器件性能及信号处理电路对探测性能的影响;在此基础设计了实验系统,信号接收光学系统、光电转换及放大处理电路,从实验上验证了所建立理论模型的正确性;5、提出并设计了一种静态傅里叶变换干涉具,从理论上分析了其工作原理及各项性能指标。以该干涉具为核心设计了快速傅里叶变换光谱探测实验系统,对几种半导体激光器输出激光进行了测试,并与日本生产的Q8344A型光谱仪测试结果进行了对比分析,结果表明,该实验系统可以正确测试激光器输出激光。针对所设计的静态傅里叶变换干涉具形成的干涉图,提出了一种基于数据重复利用的光谱分辨率增强理论,并进行了实验验证和理论分析了该方法的优缺点。
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