CN104267454A - 一种用于激光告警多闪耀波长的透射光栅结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种透射光栅结构，具体涉及一种用于激光告警多闪耀波长的透射光栅结构；提供一种均衡零级与正负一级衍射效率的多闪耀波长的透射光栅结构，该结构光栅一级具有较高衍射效率且宽光谱的优点，并且提高闪耀光栅零级的效率；包括透射闪耀光栅A、透射材料、透射闪耀光栅B、透镜组和焦平面阵列探测器，所述透射闪耀光栅A通过透射材料与透射闪耀光栅B联接，所述透射闪耀光栅A、透射材料和透射闪耀光栅B组成透射式闪耀光栅，所述透射式闪耀光栅和焦平面阵列探测器放置在透镜组的两侧，所述透射闪耀光栅B与透射闪耀光栅A完全相同，且通过透射材料与透射闪耀光栅A反向联接；本发明主要应用在激光探测方面。

Description

一种用于激光告警多闪耀波长的透射光栅结构
技术领域
本发明涉及一种透射光栅结构，具体涉及一种用于激光告警多闪耀波长的透射光栅结构。
背景技术
激光技术的快速发展，使其在战争中发挥重要的作用，激光技术的发展甚至将影响未来的战争模式。战争中，激光武器对军事目标构成了严重的威胁，为了应对日趋严重的威胁，各国都在加快发展光电信息对抗技术，以达到战场上快速探测敌方的激光威胁，帮助作战人员及时采取适当措施，达到有效保障己方人员和武器装备免遭杀伤、破坏的目的。激光告警技术是光电信息对抗的重要组成，是激光对抗的重要手段。来袭激光的入射方向角度与波长信息的快速精确获取是激光告警技术研究的核心内容。因为不同波长激光的军事用途是不同的，只有获取来袭激光准确的波长信息才能正确判断出敌方的武器种类、军事企图与威胁程度等信息，为我方是否采取防卫或反击措施提供依据。此外，只有获取了来袭激光准确的入射方向角度，判断出威胁源的位置，才能为我方采取有效措施，干扰或者摧毁对方目标提供保障。
根据原理，激光探测技术可分为光谱识别型、相干识别型、散射探测型三种类型，其中相干识别型，在波长分辨率、角度分辨率、视场角和抗干扰性等方面具有较大优势，和其他相干型相比，采用光栅、透镜、柱面镜、阵列探测器等构成的光栅衍射型激光告警器，无需机械扫描、工艺要求低、系统结构简单，实时性好。目前应用于激光探测的光栅主要有正弦光栅和闪耀光栅两种，正弦光栅的一级衍射效率较低，闪耀光栅零级衍射效率和正一级衍射效率较低，且闪耀波长单一，远离闪耀波长的激光一级衍射效率较低，这都对激光探测灵敏度和探测光谱范围有影响，有必要对其进行改进。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，提供一种均衡零级与正负一级衍射效率的多闪耀波长的透射光栅结构，该结构光栅一级具有较高衍射效率且宽光谱的优点，并且提高闪耀光栅零级的效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种用于激光告警多闪耀波长的透射光栅结构，包括透射闪耀光栅A、透射材料、透射闪耀光栅B、透镜组和焦平面阵列探测器，所述透射闪耀光栅A通过透射材料与透射闪耀光栅B联接，所述透射闪耀光栅A、透射材料和透射闪耀光栅B组成透射式闪耀光栅，所述透射式闪耀光栅和焦平面阵列探测器放置在透镜组的两侧。
所述透射闪耀光栅B与透射闪耀光栅A完全相同，且通过透射材料与透射闪耀光栅A反向联接。
所述焦平面阵列探测器放置在透镜组的焦平面处。
所述透射闪耀光栅A采用等高锯齿结构。
所述透射闪耀光栅A和透射材料的材料均为光学玻璃SCHOTT-B270。
所述透射闪耀光栅A的长为45mm、宽为22mm、厚度为3mm，光栅波长分别为950nm、1100nm、1250nm、1400nm，光栅常数为1/300mm。
所述透射材料的宽度比透射闪耀光栅A的光栅常数大。
所述透射材料的宽度为3-4mm。
所述透射材料的长度为45mm、宽为3mm、厚度为3mm。
所述透射式闪耀光栅的参数为：
尺寸：47mm×45mm×3mm；
适用波段范围：0.80μm～1.55μm；
光栅常数为：1/300mm；
零级衍射效率：＞28％；
正一级衍射效率：＞24％；
负一级衍射效率：＞24％。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果为：
1、两个多闪耀波长的透射式闪耀光栅采用非等高锯齿结构，可以实现对多个波长的光有较高的衍射效率，即多闪耀波长，进而可提高激光告警的光谱探测范围；
2、两个多闪耀波长的透射式闪耀光栅完全相同，并且反向对接，保证正一级与负一级衍射的效率相同，提高正一级的有效衍射效率；
3、两个多闪耀波长的透射式闪耀光栅中间采用远大于光栅常数的透射材料连接，被测激光通过时无衍射，因此该结构可有效提高整个光栅零级的衍射效率；
4、该结构的光栅能量主要集中在零级和正负一级衍射光，有利于提高整个激光探测系统的灵敏度。
附图说明
下面通过附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为多闪耀波长的光栅衍射型激光告警示意图；
图2为多闪耀波长的透射式闪耀光栅结构图；
图3为光栅单元结构图。
图中1为透射闪耀光栅A、2为透射材料、3为透射闪耀光栅B、4为透镜组、5为焦平面阵列探测器。
具体实施方式
下面实施例结合附图对本发明作进一步详细的描述。
如图1所示，多闪耀波长的透射闪耀光栅A1、透射闪耀光栅B3及透射材料2组成的多闪耀波长的透射式闪耀光栅，对被测激光进行光栅衍射；透镜组4，对零级和正负一级衍射光进行聚焦，使其聚焦于焦平面阵列探测器5的光敏面处；焦平面阵列探测器5，放置在透镜组4的焦平面处，对被测激光的零级及正负一级进行探测。
被测激光通过由多闪耀波长的透射闪耀光栅A1、透射闪耀光栅B3及透射材料2组成的透射式闪耀光栅，通过透镜组4把衍射光汇聚到焦平面阵列探测器5上，通过计算零级的位置计算被测激光的方位角，进而计算零级与一级衍射光斑的距离计算被测激光的波长。
如图2所示，透射闪耀光栅A1和透射闪耀光栅B3均采用非等高锯齿结构，可以实现对多个波长的光有较高的衍射效率；两光栅采用的材料、各个闪耀角及光栅常数完全相同，确保与另一个光栅的一级衍射角相同，并且衍射效率相同，保证一级衍光斑可汇聚到焦平面阵列探测器5的相同位置；采用的基底材料相同，避免由于材料不同导致折射率不同，进而影响出射光的方向及位置；两光栅通过透射材料2完全对称，这样可以实现两光栅的正负一级衍射效率互补，整体提高一级衍射效率。
透射材料2的宽度远大于透射闪耀光栅A1和透射闪耀光栅B3的光栅常数，被测激光通过该处时没有衍射，并且沿原方向传播，与零级衍射方向相同，这样可确保零级有较高的能量，等效为提高整体光栅零级的衍射效率，透射材料2的长度优选3mm-4mm。
透射闪耀光栅A1和透射闪耀光栅B3为完全相同的透射闪耀光栅，两光栅的长为45mm，宽为22mm，厚度为3mm，多个闪耀波长分别为950nm、1100nm、1250nm、1400nm，光栅基底材料为光学玻璃SCHOTT-B270；透射材料2的长度为45mm，宽为3mm，厚度为3mm，材料为光学玻璃SCHOTT-B270。
如图3所示，光栅常数d为1/300mm。
根据本实施方式的多闪耀波长的透射式闪耀光栅，参数如下：
1)尺寸：47mm×45mm×3mm；
2)适用波段范围：0.80μm～1.55μm；
3)光栅常数为：1/300mm；
4)零级衍射效率：＞28％；
5)正一级衍射效率：＞24％：
6)负一级衍射效率：＞24％；

Claims (10)

1.一种用于激光告警多闪耀波长的透射光栅结构，其特征在于：包括透射闪耀光栅A(1)、透射材料(2)、透射闪耀光栅B(3)、透镜组(4)和焦平面阵列探测器(5)，所述透射闪耀光栅A(1)通过透射材料(2)与透射闪耀光栅B(3)联接，所述透射闪耀光栅A(1)、透射材料(2)和透射闪耀光栅B(3)组成透射式闪耀光栅，所述透射式闪耀光栅和焦平面阵列探测器(5)放置在透镜组(4)的两侧。
2.根据权利要求1所述的一种用于激光告警多闪耀波长的透射光栅结构，其特征在于：所述透射闪耀光栅B(3)与透射闪耀光栅A(1)完全相同，且通过透射材料(2)与透射闪耀光栅A(1)反向联接。
3.根据权利要求1所述的一种用于激光告警多闪耀波长的透射光栅结构，其特征在于：所述焦平面阵列探测器(5)放置在透镜组(4)的焦平面处。
4.根据权利要求1所述的一种用于激光告警多闪耀波长的透射光栅结构，其特征在于：所述透射闪耀光栅A(1)采用等高锯齿结构。
5.根据权利要求1所述的一种用于激光告警多闪耀波长的透射光栅结构，其特征在于：所述透射闪耀光栅A(1)和透射材料(2)的材料均为光学玻璃SCHOTT-B270。
6.根据权利要求1、2、4或5所述的一种用于激光告警多闪耀波长的透射光栅结构，其特征在于：所述透射闪耀光栅A(1)的长为45mm、宽为22mm、厚度为3mm，光栅波长分别为950nm、1100nm、1250nm、1400nm，光栅常数为1/300mm。
7.根据权利要求1、2或5所述的一种用于激光告警多闪耀波长的透射光栅结构，其特征在于：所述透射材料(2)的宽度比透射闪耀光栅A(1)的光栅常数大。
8.根据权利要求7所述的一种用于激光告警多闪耀波长的透射光栅结构，其特征在于：所述透射材料(2)的宽度为3-4mm。
9.根据权利要求8所述的一种用于激光告警多闪耀波长的透射光栅结构，其特征在于：所述透射材料(2)的长度为45mm、宽为3mm、厚度为3mm。
10.根据权利要求1所述的一种用于激光告警多闪耀波长的透射光栅结构，其特征在于：所述透射式闪耀光栅的参数为：
尺寸：47mm×45mm×3mm；
适用波段范围：0.80μm～1.55μm；
光栅常数为：1/300mm；
零级衍射效率：＞28％；
正一级衍射效率：＞24％；
负一级衍射效率：＞24％。
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