Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 4 - 1978 г. (1151803), страница 92
Текст из файла (страница 92)
Таким способом все поперечные типы нолебания резонатора поддерживаготся ниже порога, и только для желаемого типа колебаний допускаешься превышение порога и генерация света. В указанном электронно-лучевом лазере используется резонатор плоско. го поля сопряженного типа, состоящий из двух плоских зеркал, каждое из ноторых отображается в другом (является оптически сопряженным) с помощью двух линз, расположенных внутри резонатора. Селективное ухудшение добротности осуществляется модифицированной электронно-лучевой трубкой. Сначала все типы колебаний поляризованы и пластина с двойным луче- преломлением, помещенная внутри резонатора, создает достаточную эллиптическую поляризацию для подавления колебаний На одном из диэлектрических зернал резонатора укреплен кристалл КОР (КНеРОэ) Л-среза, причем это зеркало одновременно выполняет функцию мипгени для отклоняемого 351 Гд 9.
Оитические локаторы электронного луча. Эллиптическая поляризация может локально подавляться электрическим полем зарядов, поторые, действуя благодаря электрооптическому эффекту кристалла КОР, создают эллиптическую поляризацию с противоположным направлением вращения. Для работы сканирующего лазера необходима активная среда (газ, жидкость, или твердое тело) с высоким усилением и большой апертурой. С лазером, нмеющпм усиление при однократном прохождении 1,!5 прп апертуре, большей /!20, прн высоком качестве оптической системы и экономичной электронно-лучевой системе, можно получить в поле зрения около 10' точек. Подходят для этой цели лазеры с ионнзированной ртутью, аргоном я кристаллами алюмо-иттриевого граната, легированными неодимом.
Комбинированное отклонение н сканнрование луча. В локацяонпых оптипескпх системах для максимизации произведения мощность — апертура необходимо в приемкых устройствах использовать линзы или зеркала с возможно большей апертурой. Во многих случаях требуемое угловое разрешение (особенно при работе в пределах атмосферы) можно было бы получить н при значительно меньших апертурах. Если фоновый шум не является ограничивающим фактором, ширина луча передатчика может быть выбрана так, чтобы опа обеспечивала желаемое угловое разрешение, а приемннк может выполнять только роль счетчика фотонов.
Т. е. для создания достаточно широкого поля зрения приемника, целиком перекрывающего сектор обзора, в фокальной плоскости приемного зеркала или приемной линзы большого диаметра может стоять детектор с большой приемной апертурой (например, фотоумножитель с катодом, имеющим диаметр 7,62 см), а маленькое зеркало передатчика (илп целиком передатчик) в случае небольшого днодното лазера может осуществлять быстрый обзор желаемого сектора. Если фоновый шум является ограничивающим фактором, угол зрения приемника необходимо уменьшить. Это можно осуществить, если вместо обычного фотоумножителя с широким полем зрения использовать фотоумножитель с диссектором изображения, ограничивая прн этом мгновенное поле зре. ппя очень малым пространственным углом и производя обзор желаемого сектора синхронно с лучом передатчика. Вместо дпссектора изображения в твердотельных сканирующих приемниках можно использовать решетку ила матрицу диодов, помещаемую в фо.
кальной плоскости приемной антенны. Каждому диоду соответствует определенное направление в пространстве. Обзор пространства достигается после. довательным переключением выходов диодов синхронно с движением луча передатчика. Аналогично, если в качестве передатчика локатора используется решетка полупроводниковых диодных лазеров, сканирование луча передатчика может осуществляться так же, как и в приемнике.
Решетка лазеров располагается в фокальной плоскости линзы или зеркала передатчика, и сканирование луча передатчика в требуемом угле обзора производится последовательной подачей импульсов возбуждения па лазеры решетки. Так как количество диодов (как для передачи, так и для приема) для сканирования луча в широком угле обзора в двух измерениях должно быть довольно большим, методы, использующие решетку, более пригодны для обзора малых углов в двух измерениях иля широких углов в одном направлении. Последний метод требует применения линейной решетки диодов.
Сканирование в другом навравленнп можно осуществить механическим способом. Наярямер, механическое вращение по азимуту может сочетаться с быстрым электрическим сканированием по углу места. Кроме подобных комбинированных систем скапнрованвя с механическим и электронным устройствами, имеются возможности осуществления электро- акустических [611 п пьезоэлектрических (62) систем отклонения световою луча. 362 9.6. Свойства целей 9.6. Свойства целей о гСА, (95) где г — отражательная способность поверхности; б — усиление цели; А — про- екция физической площади цели. Усиление 6 определяется выражением 4лАс 4гт 6 — — '=— Лэ я где А, — определяется каи площадь участка когерентности; () — телесный угол в направлении локатор — цель, в котором распространяется свет, отраженный от цели.
Таким образом, (97) На рассеивающей поверхности с физической плошадью А будет иметься М независимых участков когерещности: А А() М А Лэ (98) Пря рассеянии когеренгнаго света представление об участках когерентноств (40) справедливо, если М 1 или МЪ !.
)Тля промежуточных значений М необходимо рассматривать интерференцию между волнами, отраженными участками когерентностн, и о должна рассчитываться по особым диаграммам рассеяния. Случай М 1 соответствует зеркальному отражателю и 4пгАэ о= —. Лз (дд) 353 При проектировании оптического локатора необходимо рассматривать в основном те же характеристики пели, что и при проектировании РЛС на СВЧ. Этимн характеристиками являются размеры цели по отношению к шири.. не'луча, форма поверхности, ее качество (шероховатость), диэлектрическая проницаемость и проводимость.
Кроме того, имеют значение длительность импульса я кривизна фазового фронта. Параметры цели сильно зависят от длины волны, а используемые при работе длины волн изменяются в широких пределах. Поверхность, являющаяся диффузным отражателем в оптическом диапазоне, может оказаться зеркальным отражателем в диапазоне СВЧ, так как отражательная способность поверхности зависит от длины волны И наоборот, диффузная поверхность в диапазоне СВЧ может оказаться сочетани.
ем зе кальных отражателей иа оптических длинах волн. ели сложная цель — самолет, танк или участок поверхности вемлн— имеет размеры, большие размера лазерного. луча, ее отражательные свойства при сканировании луча могут изменяться в широких пределах между диффузными и зеркальными. Рассмотрение некоторых простых представлений о свойствах отражающих поверхностей поможет при оценке отражэющей способности сложных целей. Эффективная площадь рассеяния цели о определяется для оптического диапазона так же, как для радиолокатора: Гл. 9. Олгические локпгорьз Случай М~ 1 соответствует диффузной поверхности. Плотность мощности, рассеиваемая этой поверхностью, согласно закону Ламберта пропорциональна соз О, где О - угол, отсчитываемый от нормали к поверхности.
В этом случае ()=я, и, таким образом, о= 4гА соз О. (100) Бетонированная взлетно-посадочная полоса азродроиа на оптических длинах волн представляет собой хороший диффузный отражатель, в то время как на СВЧ она является в большей степени зеркальным отражателем. С другой стороны, растительность в оптической области имеет лучшие отражательные свойства, чем в диапазоне СВЧ. Одним из наиболее часто используемых зеркальных отражателей является уголковый отражатель. Так же как и для диапазона СВЧ, уголковый отражатель обладает свойством отражать падающий сигнал обратно в направлении его прихода.
Его ЭПР равна 4я нч о= —, Лз 3 (101) где о' — длина края уголкового отражателя. В формуле (101) предполагается, что г(»Л и падающий сигнал — плоская волна, т е радиус кривизны волнового фронта на апертуре уголкового отражателя менее Л/4. Таким образом, голковый отражатель с о =3 см и при Л=! мкм имеет ЭПР 3 10' м'. Три таком большом значении ЭПР уголковый отражатель должен формировать луч ~икряной в 4 10-' рад но уровню половинной мощности или иметь усиление 0,7 10". Если падающий луч имеет меньшую расходимость и лишь частично облучает отражатель, это условие не выполняется и в результате усиление и ЭПР отражателя будут меньшими Поэтому, например, если источник излучения должен полностью освещать уголковый отражатель размером 3 см, его необходимо удалить на расстояние не менее 750 м и иметь расходимость луча не более 4 10-' рад.
Форма цели может изменяться в широких пределах: от простых„имеющих вид плоскости, сферы или уголкового отражателя до сложных, таких, как самолет, танк или промышленные сооружения На оптических длинах волн слозкные цели по своим отражательным свойствам ближе к зер!(альным, чем на СВЧ, так как для сегментов цели о = я)7г )7з — — Ог(! г(з, (102) 2и 6- — )/й, Ь'з. ПОЗ) При уменьшении длины волны усиление увеличиваетсн, а телесный угол расходимости луча уменьшается. Из формулы (!02) однако следует, что при этом ЭГ(Р о остается постоянной, поскольну уменьшение плошади поверхности (г(гнз) компенсируется увеличением усиления.
На рассеяние энергии целью помимо ее формы, размера и угла падения луча влияет также отражательная способность поверхности це« 354 где )7г и )7з — ортогональные радиусы кривизны малого сегмента; й — усиление сегмента; й и г(з — размеры малого участка некоторой плоскости, перпендикулярной направлению падающей волны, определенные из условия, чтобы максимальное расстояние между плоскостью и сегментом было равно Л/4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
