单光子激光与中波红外共口径探测光学系统

吴洪波; 张新; 王灵杰; 闫磊; 史广维

doi:10.37188/OPE.20212906.1260

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单光子激光与中波红外共口径探测光学系统

光电对抗技术 | 更新时间：2021-07-03

- 单光子激光与中波红外共口径探测光学系统
- Common aperture optical system of single photon laser and medium wave infrared
- 光学精密工程 2021年29卷第6期页码：1260-1269
- 作者机构：
  
  1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春 130033
  2.中国科学院大学，北京 100049
- 作者简介：
  
  [ "吴洪波（1970-），男，黑龙江绥化人，博士研究生，助理研究员，2011年、2013年于北京理工大学分别获得学士和硕士学位，主要从事红外光学系统设计研究。E-mail：wuhongbo@ciomp.ac.cn" ]
  [ "张　新（1968-），男，吉林省吉林市人，博士，研究员，博士生导师，1991年于清华大学获得学士学位，2005年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位，主要从事光学系统设计、矢量像差理论和自由曲面技术等方面的研究。E-mail：optlab@ciomp.ac.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金青年基金资助项目(62005271)
- DOI：10.37188/OPE.20212906.1260
  中图分类号： O439;TH745
- 收稿日期：2020-12-31，
  
  修回日期：2021-02-25，
  
  纸质出版日期：2021-06-15
- 稿件说明：
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吴洪波,张新,王灵杰等.单光子激光与中波红外共口径探测光学系统[J].光学精密工程,2021,29(06):1260-1269.

WU Hong-bo,ZHANG Xin,WANG Ling-jie,et al.Common aperture optical system of single photon laser and medium wave infrared[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(06):1260-1269.
吴洪波,张新,王灵杰等.单光子激光与中波红外共口径探测光学系统[J].光学精密工程,2021,29(06):1260-1269. DOI： 10.37188/OPE.20212906.1260.

WU Hong-bo,ZHANG Xin,WANG Ling-jie,et al.Common aperture optical system of single photon laser and medium wave infrared[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(06):1260-1269. DOI： 10.37188/OPE.20212906.1260.

摘要

为了实现对远距离民航飞机目标的探测、跟踪和测距，设计并研制了一套单光子激光与中波红外共口径探测光学系统。阐述了激光/红外共口径探测系统的工作原理和单光子激光测距原理，对目标辐射特性、系统作用距离及口径等进行了分析。采用R-C光学系统型式，通过次镜进行分色，实现激光和中波红外双波段光学系统的汇聚光路分色设计。在单光子激光光路中设置小孔光阑，通过仿真分析验证了小孔光阑的杂光抑制能力。通过高精度装调和视轴标定，激光/红外共口径探测系统具备良好的成像质量，中波光路实测调制传递函数达0.28（@20 lp/mm）。利用原理样机完成了对民航飞机的外场探测实验，实验结果表明，该系统可实现对远距离民航飞机的有效探测和跟踪，探测距离达225 km以上，可满足航空、航天及地面探测领域对远距离目标的预警探测和测距需求。

Abstract

A medium-wave-infrared （MWIR） and single-photon-laser common-aperture optical system was developed to realize target detection， tracking， and ranging of long-distance civilian aviation aircraft. In this study， the working principle of the laser/infrared common-aperture system was presented， and the target radiation characteristics， system operating range， and size of the aperture were analyzed. An R-C optical system with a dichroic lens as a secondary mirror was used to realize the dichroic design of the common-aperture system. A small aperture was set in the path of the single-photon laser， and the stray light suppression of the aperture was verified by modeling and simulation. High-precision assembly and line-of-sight calibration revealed that the laser/MWIR common-aperture optical system exhibited high-quality imaging. The modulation transfer function of the laser/MWIR optical system was measured to be 0.28（@20lp/mm. The prototype was used to detect and track a civilian aviation aircraft， and the results of the experiment revealed that the range of the common-aperture system exceeded 225 km. The proposed device can satisfy the application requirements for early warning and ranging of long-distance targets in aviation， aerospace， and ground detection.

关键词

Keywords

references

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