Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 4 - 1978 г. (1151803), страница 90
Текст из файла (страница 90)
При приеме энергии, вообще говоря, желательно иметь возможно большую приемную апертуру А„ поскольку количество принятых фотонов пропорционально ее площади. Рассмотрим поле зрения оптического коллентора (ы) и конфигурацию детектора. Величина внешнего фонового шума, принимаемого системой, пропорциональна ('ыА,, поэтому желательно иметь как можно меньший угол зрения.
Для некоторых режимов работы (например, поиска или обзора) необходимо иметь большой угол зрения и фоновый шум должен быть уменьшен с помощью узкополосных фильтров. На рис. 2! показан типовой оптический приемник. Линза первичного коллектора имеет диаметр (), а сам детектирующий элемент, расположенный в фокальной плоскости иа расстоянии Р от коллекторной линзы имеет диаметр б.
Угол зрения детектора в данном случае ф = И/К. При наличии симметрии относительно оси линза — детектор телесный угол зрения ыяк фз. Если 343 Гл. 9. Оптические локаторы оптяческий детектор состоит из //атллетжр мозанни или решетки отдельных детекторов, иаждый из которых имеет отдельный ви9т деоусилитель, то величина фо* Р нового шума определяется по. лем зрения одного детектора, а область мгновенного приема определяется полем - зрения всей решетни. Рпс.
ЗЬ Оптическая система пряемяякк. Во многих случаях приме- нения оптических локаторов необходимо, чтобы оптический детеитор измерял только число фотонов, принятых за данный интервал времени. Это накладывает нэ опгическую систему локатора значительно меньшие ограничения, чем в случае обычных телескопов, используемых в астрономии, когда важно качество изображения. Таким образом, все что требуется от некогерентного (негетеродинного) оптического приемника — это выполнять функции счетчика фотонов. Угловое разрешение, которое может быть получено, определяется шириной луча передатчика. При когерентном нли гетеродинном оптическом детектировании размеры коллектора и поля зрения жестко ограничены пространственными соотноше. пнями между фазовым фронтом приходящего сигнала и фазовым фронтом колебании местного генератора.
Ограничение в размерах коллектора связано с возмущениями фазового фронта, возникающими в излученном н принятом луче из-за оптических неоднородностей атмосферы (см. й 9.7 об атмосферных эффектах). Ограничение величины угла зрения определяется тем, что угол () между волновыми фронтами местного генератора и сигнала на поверхности детектора для получения высокой эффективности оптического гетеродннирования (см. 4 92) должен быть меньше й/и!, где Х вЂ” длина световой волны, а ! — линейный размер смесителя.
При диаметре смесителя 1 см и длине волны 1 мкм В должен быть меньше 10-' рад, а полный угол зрения в плоскости ф= 2(). Прн ограничении размеров смесителя в пределах диска Эйри (центральном максимуме интерференционной картины) путем фокусирования приходящего сигнала в этих границах ограничение на размеры поля зрения снимаются. Диаметр диска Эйри Н=Хг/Р, где Р— фокусное расстояние; Р— диаметр линзы. Для линзы диаметром !О см с г = !00 см и )с=! мкм, Ы 1О-' см.
Так иак ф =2() =2й/и! и размер смесителя ! равен диаметру диска Эйрн а(, то допустимый угол зрения ф оказывается равным 4'. Пря уменьшении размера диска Эйри до очень малой величины, что ослаблпет ограниченая, на. кладываемые на величину угла зрения, возникают другие проблемы, например, связанные с высокой плотностью мощности на фотоповерхности и необ. ходимостью точной юстировки апертуры. Кроме простой схемы Кеплера (рис. 20) в качестве антенн оптических локаторов успешнр использовались многие схемы телескопов. Телескопы, построенные по схемам Галилея, Ньютона, Грегори и Кассегрена, показаны на рис.
22. Устранение всех обычных оптических искажений, таина как сферическая аберрация, нома, астигматизм, искривление поля (за исключением хроматической аберрации и искажения изображения), может вызвать усложнение оптики локаторов. Фильтры. Оптические фильтры используются для ограничения фонового излучения, которое принимается приемником. Кап в приемниках СВЧ, входные фильтры должны быть как можно более узкополосными. Оптические паласовые фильтры могут быть созданы различными методами: интерференцией, избирательным поглощением, избирательным отражением, избирательным преломлением, рассеянием и поляризацией.
344 94 Оогики йкггиггг гак гас Г,',, Г,'гу Гере Ьггкисиг Палигглглг Лаглкггигг йггггбгкгаУ Гллгга9иглаг Лпрайпаирг йй гу Ряс. Ы. Схемы теассяояое [64Н а Гаанаея; б — Ньютона: а-Грегора; а — Кассегрена. Обычно интерференционные фяльтры обладают наиболее узкими полосами пропускания.
Этот тип фяльтра работает как интерферометр Фабри — Перо (аналогично резонатору лазера). Простейшая конструкция представляет собой пленну из частично прозрачного диэлектрика, на поверхности которой нанесены полуотражающие металлические пленки. Максимум передачи получается на такой длине волны, при которой оптическая толщина равна величине, кратной половине длины волны. Многие материалы обладают свойством поглощения в оптической обла. сти. Эти материалы могут использоваться в качестве полосовых, высокочастотных или низкочастотных пропускающих фильтров. На рис. 23 показаны характеристики некоторых таких фильтров.
Эффективными спектральными 345 Гл, 9. Онгичаские локаторы фильтрами могут быть призмы, решетни или материалы, у которых показатель преломления изменяется с длиной волны (явление хроматической абер. рацяи). Подобно им, металлические пленки и многие кристаллические материалы, которые имеют избирательную отражательную способность, также могут выполнять функции фильтров, В поляризационных фильтрах для полу- Габт а ру аг Рнс.
ЭЗ. Характеристики нроарачмостн материалов, обладающих сслсктманымм саовстаамв а области от 0,4 до !00 мкм 140): т — фторнстыэ барий, у фторнстыя кальков, 3 — клармстыа натрий; б ноднстыя ас- ана; б санфнр; б — «рсмнна. чения разности фаз между ортогонально поляризованными составляющими света используются материалы с двойным лучепреломлением. После прохождения второго поляризатора лучи могут давать суммарную или разностную интерферендионную картину в зависимости от того, равна ли разность их фаз четному или нечетному числу полуволн, Большинство оптических принципов и устройств было разработано задолго до изобретения лазеров, и существует большое количество доступных руководств, например (51, 52). Для большинства применений оптических лонаторов необходимы устрой.
ства наведения или сканирования луча. Системы лазерного слежения, подобно системам СВЧ, требуют прецизионного управления положением луча и пре. делах небольших углов. Лазеры, предназначенные для выполнения фуннции независимого поисна, должны осуществлять сканирование (обычно очень быстрое) узким лучом в широной области. Наведение луча и сканирование может осуществляться механическим или электричесним способамн, а также комбинацией этих способов.
Из-за относительно малых сечений лазерных лучей (диаметр яи 1 см) во многих случаях одним из наиболее эффективных эндов устройств сканирования является сравнительно простое вращающеесв зеркало. Промышленностью выпускаются зеркала, помещенные в вакуумиро. ванную полость и вращающиеся со скоростями более 1Оь об)мин. В случае с«аиирования лучей, создаваемых большими зеркалами, или при необходимости сканлрования по случайному закову используются другио устройства. 346 ~~" йт ч М Ф м ~бсУ Ъ Ф В фб лр" Г 2 0 л л Гст кд бд лйМ д(лрргг брлллб лгллг 9.5. Наведение и сканирование луча Р.б. Наведение и сканирование луча Пассивные оптические системы слежения применяются уже многие годы, и прецизионные механические системы сопровождения достигли высокого совершенства.
Используемые при этом методы наведения подобны применяемым в радиолокации, однако требуется более высокая точность из-за более узких оптических лучей. Поскольку оптические элементы и антенны значительно меньше по размерам, чем антенны СВЧ, оптические механические системы слежения менее инерционны, чем системы СВЧ. Иа рис. 24 показано зеркало диаметром 30 см со следящим приводом по двум осям, являющееся подвижной частью лазерной системы сопровождения, показанной на рис.
25. Эга система (55, 56) использовалась для точного фотографирования при испытаниях ско- ' ,;,;=ц(!5;' ростиых ракетных снарядов. В ней используется лазер с непрерывным излучением, который облучает уголковый отражатель, установленный на снаряде, а также диссектор изображения с фо. тоумножителем в качестве детектора для приема отраженного лазерного сигнала н для формирования сигнала ошибки, используемого для управления зеркалом.
Второй обычный фотоумножитель, работающий параллельно с диссектором изображения, принимает часть отраженного сигнала и обеспечивает автоматическую регулировку усиления в системе. Кроме того, часть сигнала, включающая в себя весь свет (а не только лазерный сигнал), отраженный от Рис. зк платформа дл» а«рвала аацели, поступает иа камеры, показанные тамагнччсдоа следящая чатнчччдоя сина рис. 25, а.
Это могут быть кино- «тены Аьт.з (за). нли телевизионные камеры. Диссектор изображения представляет собой фотоумножитель, между фатокатодом и апертурным отверстием которого размещена отклоняющая си. стема, развертывающая электронное изображение по вертикали и горизонтали. Развертка осуществляется таким образом, что злектронное изображение перемещается относительно апертуры по кривой, имеющей вид четырехконечиой звездочки, центр которой совпадает с центром апертуры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
