CN113687488B - 近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头 - Google Patents

近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头 Download PDF

Info

Publication number
CN113687488B
CN113687488B CN202110997713.XA CN202110997713A CN113687488B CN 113687488 B CN113687488 B CN 113687488B CN 202110997713 A CN202110997713 A CN 202110997713A CN 113687488 B CN113687488 B CN 113687488B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
optical axis
cat eye
eye effect
complementary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110997713.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113687488A (zh
Inventor
王奕博
吴国璋
刘建国
张阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Zhongkejilian Optoelectronic Integrated Technology Research Institute Co ltd
Original Assignee
Shandong Zhongkejilian Optoelectronic Integrated Technology Research Institute Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Zhongkejilian Optoelectronic Integrated Technology Research Institute Co ltd filed Critical Shandong Zhongkejilian Optoelectronic Integrated Technology Research Institute Co ltd
Priority to CN202110997713.XA priority Critical patent/CN113687488B/zh
Publication of CN113687488A publication Critical patent/CN113687488A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113687488B publication Critical patent/CN113687488B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/003—Light absorbing elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

本发明涉及光电设备隐身防护技术领域，尤其是涉及一种近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头。包括陷光镜筒，所述陷光镜筒两端设有与光轴垂直放置的镜片组，陷光镜筒内设有与光轴呈倾斜放置的互补镜片组；所述与光轴垂直放置的镜片组和与光轴呈倾斜放置的互补镜片组上设有吸收性微纳结构薄膜。陷光镜筒通过螺纹旋装或螺钉固定在需加装的光电设备上。本发明在不改变原有光电设备的基础结构前提下，通过加装防猫眼效应光学镜头附件，即可消除原有光电设备的猫眼效应问题，适用范围广，效费比高。

Description

近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头
技术领域
本发明涉及光电设备隐身防护技术领域，尤其是涉及一种近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头。
背景技术
一般传统的光电设备，其光学窗口对主动入射的探测光具有相对较强的按原光路返回的特性，通常比周边的漫反射目标的回波信号强度高20～40dB，这种特性即为光学猫眼效应，这些光电装备可称为猫眼目标。常规的激光主动探测装备利用该技术特征，可对具有光学猫眼效应的光电设备进行侦察、探测和打击，因此，猫眼目标易暴漏自身的存在，严重影响了自身的安全性和隐蔽性。随着光电对抗技术的发展，使光电设备实现隐身已成为重要的防护手段。
如图1所示，图1是一般光电设备猫眼效应原理等效光路图。由于光电探测设备光学窗口一般采用伽利略望远镜式的光学透镜组进行远场观测，根据几何光学理论，其内部构造等效为一透镜和一光敏面。当主动探测型设备对光电设备进行照射探测时，发射的主动探测光进入光学窗口后，经等效透镜的聚焦作用照射到设备的光敏面，光敏面将主动探测光原路返回并指向主动探测型设备的探测器，由于猫眼效应处的回波强度相比周边目标回波强度高 20～40dB，因此，主动探测型设备可以快速的发现不具备防护能力的光电设备。
目前已知的防猫眼效应手段主要有：
(1)在狙击步枪瞄准镜出射端增加滤光格栅，其缺点是会降低狙击手的进光量和探测距离，且应用场景有限；
(2)设计光敏面倾斜或离焦系统，其缺点是需要对原光电设备进行结构性改动，效费比较低；
(3)利用法拉第磁致旋光效应，偏振消光减少回波能量，其缺点是结构复杂，体积偏大，成像质量下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头，在不改变原有光电设备的基础结构前提下，通过加装防猫眼效应光学镜头附件，即可消除原有光电设备的猫眼效应问题，适用范围广，效费比高。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：所述的一种近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头，包括陷光镜筒，所述陷光镜筒两端设有与光轴垂直放置的镜片组，陷光镜筒内设有与光轴呈倾斜放置的互补镜片组；所述与光轴垂直放置的镜片组和与光轴呈倾斜放置的互补镜片组上设有吸收性微纳结构薄膜。陷光镜筒通过螺纹旋装或螺钉固定在需加装的光电设备上。
吸收性微纳结构薄膜具有光谱选择性吸收作用，可对750nm～1100nm波段的主动探测光进行吸收，吸收率达到90％以上。通过近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头的综合作用，针对 750nm～1100nm波段范围的激光主动探测设备，可使主动探测光的回波信号强度降低40dB，与周边的漫反射信号处于同一量级，即基本消除了原有设备在该波段范围光学窗口处的猫眼效应，极大的降低了光电设备被探测到的概率，实现了光电设备针对常规激光主动探测设备的猫眼隐身。
优选的，所述镜筒内壁设有陷光结构。陷光结构限制杂散光的多次漫反射，降低探测回波信号。
优选的，所述互补镜片组包括镜片I和镜片II；镜片II以镜筒垂直面为基准相对镜片I 水平镜像放置；
所述镜片I和和镜片II的法线方向与光轴夹角相同，夹角范围均为15°～75°。
两个互补镜片具有消除像差的作用，不影响光电设备的观测图像。吸收性微纳结构薄膜分别贴附在两个与光轴呈一定角度倾斜放置的互补镜片的迎光面，因此，对主动探测光的单次通过综合吸收率可达99％以上。
优选的，吸收性微纳结构薄膜分别贴附在镜片I和镜片II的迎光面。
优选的，所述与光轴垂直放置的镜片组包括镜片III和镜片IV；镜片III和镜片IV分别设置在互补镜片组两侧，镜片III和镜片IV内侧贴附吸收性微纳结构薄膜。此处的吸收性微纳结构薄膜用于过滤漫反射杂散光，杂散光吸收率可达99％以上，可降低主动探测光的回波信号。
优选的，所述与光轴垂直放置的镜片组和互补镜片组两侧均镀有400nm～2000nm的增透膜，不影响原有光电设备的白光和人眼安全窗口。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头，不改变原光电设备的基础架构，可通过螺纹旋装或螺钉固定加装到光电设备的光学窗口上，适用范围广，效费比高。
2、本发明提供的近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头，加装到原光电设备的光学窗口上，不影响原光电设备的白光和人眼安全测距窗口，不产生额外的不对称像差，既能探测到对方的光电设备，又可保证我方光电设备的隐身。
3、本发明提供的近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头，隐身范围可覆盖目前常用的7xx nm、 8xx nm、9xx nm和10xx nm等波段探测信号光，对其单次通过吸收率可达99％以上，可使光学窗口处的回波功率降低40dB，与周边的漫反射信号处于同一量级，即消除了原有设备光学窗口处的猫眼效应，实现了光电设备的猫眼隐身。
附图说明
图1是光电设备猫眼效应原理等效光路图；
图2是本发明提供的吸收性微纳结构薄膜光谱图；
图3是本发明提供的防猫眼效应光学镜头结构示意图；
图4是本发明提供的光电设备加装防猫眼效应光学镜头后探测回波信号相对强度变化示意图。
图5是陷光结构的一种表面微纳结构形态。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：
实施例1
本实施例所述的一种近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头，包括陷光镜筒，所述陷光镜筒两端设有与光轴垂直放置的镜片组，陷光镜筒内设有与光轴呈倾斜放置的互补镜片组；所述与光轴垂直放置的镜片组和与光轴呈倾斜放置的互补镜片组上设有吸收性微纳结构薄膜。
吸收性微纳结构薄膜分别贴附在互补镜片组的迎光面和与光轴垂直放置的镜片组的内侧。
所述与光轴垂直放置的镜片组和互补镜片组两侧均镀有1000nm的增透膜。
图2是本发明提供的吸收性微纳结构薄膜光谱图。如图所示，在400～700nm光谱段，薄膜的平均透过率大于70％，因此薄膜不影响可见光波段的白光观测；在750～1100nm光谱段，薄膜的平均吸收率大于90％，因此薄膜对目前常用的7xx nm、8xx nm、9xx nm和10xx nm 等波段的主动探测设备具有吸收衰减降低回波信号的作用；在1400～2000nm光谱段，薄膜的平均透过率大于90％，因此薄膜不影响人眼安全波段的探测。
图3是本发明提供的防猫眼效应光学镜头结构示意图。如图所示，陷光镜筒内侧表面X1 和X2处均制备有陷光结构，可对杂散光进行陷光吸收，限制杂散光的多次漫反射产生的回波信号影响。M1和M4是与光轴垂直放置的镜片组。M2和M3是与光轴呈一定角度倾斜放置的互补镜片组，其法线方向与光轴夹角分别为α和β，α和β夹角均为45°。在镜片M1、 M4、M2和M3的S1、S2、S3和S4面上分别贴附吸收性微纳结构薄膜，可对750nm～1100nm 波段的主动探测光进行吸收，吸收率达到90％以上。主动探测光进入镜筒后，依次被S1、S2、 S3和S4面上的吸收性微纳结构薄膜衰减，主动探测光单次经过镜筒的综合吸收率达到99％以上，经光电设备等效透镜照射到光敏面后返回的回波信号再次被镜筒内的光学元件衰减。
图4是本发明提供的光电设备加装防猫眼效应光学镜头后探测回波信号相对强度变化示意图。如图所示，在1～100秒时间段，代表未加装防猫眼效应光学镜头的光电设备，回波信号相对强度为0dB，101～200秒时间段，代表加装了防猫眼效应光学镜头后的光电设备，回波信号相对强度降低了40dB。
因此，通过近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头的综合作用，针对750nm～1100nm波段范围的激光主动探测设备，可使主动探测光的回波信号强度降低40dB，与周边的漫反射信号处于同一量级，即基本消除了原有设备在该波段范围光学窗口处的猫眼效应，极大的降低了光电设备被探测到的概率，实现了光电设备针对常规激光主动探测设备的猫眼隐身。
实施例2
本实施例其余方案与实施例1相同，不同之处在于吸收性微纳结构薄膜选用PET材料为沉底，在其上采用磁控溅射技术生长周期性的空气-|高-低|n-PET结构，其中高代表相对高折射率的氧化物，低代表相对低折射率的氧化物，n代表周期次数。其中一种结构设计为空气 -|TiO2-SiO2|15.5-PET，利用传输矩阵法计算导纳匹配，各层厚度在1nm～190nm之间，总物理厚度小于3000nm。功能作用为：针对750nm～1100nm波段范围的激光主动探测设备，可使主动探测光的回波信号强度降低40dB。
表1：吸收性微纳结构薄膜参数
实施例3：
本实施例其余方案与实施例1相同，不同之处在于陷光结构是本领域的常见结构，可采用纳秒、皮秒或飞秒脉冲激光诱导金属表面周期性微纳结构，周期性微纳结构的特征尺寸通常小于入射光波长，并且能够改变材料的表面物理性能，由于入射光在表面微钉或锥孔结构中产生了多次漫反射以及黑化的吸收作用，使金属的高漫反射表面变为低漫反射表面，即可以有效减少对入射杂散光的反射，增强对入射杂散光的吸收，使入射杂散光返回的能力大幅降低，达到陷光的作用。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头，其特征在于，包括陷光镜筒，所述陷光镜筒两端设有与光轴垂直放置的镜片组，陷光镜筒内设有与光轴呈倾斜放置的互补镜片组；所述与光轴垂直放置的镜片组和与光轴呈倾斜放置的互补镜片组上设有吸收性微纳结构薄膜；
所述镜筒内壁设有陷光结构；
所述互补镜片组包括镜片I和镜片II；镜片II以镜筒垂直面为基准相对镜片I水平镜像放置；
所述镜片I和镜片II的法线方向与光轴夹角相同，夹角范围均为15°～75°；
吸收性微纳结构薄膜分别贴附在镜片I和镜片II的迎光面；
所述与光轴垂直放置的镜片组包括镜片III和镜片IV；镜片III和镜片IV分别设置在互补镜片组两侧，镜片III和镜片IV内侧贴附吸收性微纳结构薄膜；
所述与光轴垂直放置的镜片组和互补镜片组两侧均镀有400nm～2000nm的增透膜。
CN202110997713.XA 2021-08-27 2021-08-27 近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头 Active CN113687488B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110997713.XA CN113687488B (zh) 2021-08-27 2021-08-27 近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110997713.XA CN113687488B (zh) 2021-08-27 2021-08-27 近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113687488A CN113687488A (zh) 2021-11-23
CN113687488B true CN113687488B (zh) 2023-09-05

Family

ID=78583519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110997713.XA Active CN113687488B (zh) 2021-08-27 2021-08-27 近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113687488B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110830682A (zh) * 2018-08-14 2020-02-21 西安应用光学研究所 一种用于减弱猫眼效应的光学结构

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019175546A1 (en) * 2018-03-16 2019-09-19 Bae Systems Plc Optical device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110830682A (zh) * 2018-08-14 2020-02-21 西安应用光学研究所 一种用于减弱猫眼效应的光学结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
蔡雨轩."影响激光主动探测效能的机理研究".《中国硕士学位论文全文库-电子期刊》.2019,(第第1期期),第38页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113687488A (zh) 2021-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6497490B1 (en) Laser beam attenuator and method of attenuating a laser beam
CN110596879B (zh) 一种适用于环形太阳望远镜的热光阑
CN210780813U (zh) 一种高隔离度收发同偏振态的同频空间激光通信光路
US10317708B2 (en) Light-operated adjustable terahertz wave attenuator and use method thereof
CN115079135B (zh) 无人船载水深探测激光雷达杂散光抑制装置
CN112436371B (zh) 一种大倍率且倍率连续可调激光衰减器
CN110989060A (zh) 一种用于吸收抑制激光杂散光的光陷阱
CN113687488B (zh) 近红外宽光谱防猫眼效应光学镜头
US5301009A (en) Frustrated total internal reflection optical power limiter
CN112648942A (zh) 折反式多光轴同轴度动态检测装置及检测方法
CN111077538A (zh) 一种海洋复杂环境动态高精度光学联合成像方法及系统
CN211148969U (zh) 一种用于吸收抑制激光杂散光的光陷阱
CN114966615B (zh) 强电磁脉冲环境下可检测弱小目标的双舱型光电探测系统
CN111025614A (zh) 一种高抑制比光陷阱
CN207853172U (zh) 抗杂光串扰的多路激光器
CN111156862A (zh) 一种基于二向色镜和光栅衍射的宽波段激光告警结构
CN111708045B (zh) 一种激光测角光学镜头及光学接收系统
CN112539832B (zh) 高功率/能量激光测量系统及其杂光抑制方法
CN210090721U (zh) 一种斜入射式消鬼像波片
CN110855368B (zh) 一种高隔离度收发同偏振态的同频空间激光通信光路
CN105865268A (zh) 一种对抗激光致盲的红外光学系统及其方法
CN105676451A (zh) 一种抗辐射与防辐射相结合的成像光路结构
CN205353390U (zh) 红外制冷探测器冷光阑的偏振型复合挡光环组
CN219915374U (zh) 一种激光遥测接收机杂散光抑制光路结构
CN116300024A (zh) 一种环孔径光路折叠成像系统的杂散光抑制结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant