CN1233996C - 激光目标模拟器 - Google Patents
激光目标模拟器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1233996C CN1233996C CN 200310122487 CN200310122487A CN1233996C CN 1233996 C CN1233996 C CN 1233996C CN 200310122487 CN200310122487 CN 200310122487 CN 200310122487 A CN200310122487 A CN 200310122487A CN 1233996 C CN1233996 C CN 1233996C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy
- laser
- output
- attenuator
- component
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 241000219739 Lens Species 0.000 description 9
- 210000000695 crystalline len Anatomy 0.000 description 9
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 6
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 6
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 5
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 230000005457 Black-body radiation Effects 0.000 description 1
- 241001269238 Data Species 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
本发明属于模拟光源测量技术领域，涉及激光目标模拟器，由泵浦源、脉冲激光光源、输出能量分级调节部件、分光部件、空间滤波扩束准直部件及检测显示部件组成；其中脉冲激光光源部件用于产生单一光波波长，频率可调的脉冲激光，输出能量分级调节部件用于对输出的激光进行能量分级，分光部件将能量分级后的能量分成两部分，空间滤波扩束准直部件对一部分分级能量进行滤波扩束得到准直光束，检测显示部件对另一部分分级能量进行检测并显示。本发明的脉冲激光能量可以从80000fJ/cm2到1.5fJ/cm2范围内实现任意连续变化，完全满足调试导弹激光引导头对跟踪目标的要求。
Description
技术领域 本发明属于模拟光源测量技术领域，尤其涉及到远距离不可见的红外线光源的模拟目标的检测。
背景技术 激光目标模拟器是用来调试导弹激光引导头准确描准跟踪目标的专用测试设备，对提高导弹命中目标的准确率起到关键作用。目前，采取黑体辐射和机械挡光板旋转斩波方法提供目标模拟光源。其能量只能实现几个值，其能量稳定性很差，光波波长光谱范围大，脉冲频率不准，脉冲宽度很大，不能满足调试导弹激光引导头准确描准跟踪目标的要求。
发明内容 本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种激光目标模拟器，具有单一光波波长，脉冲频率可调，频率稳定性很高，脉冲宽度窄，输出脉冲光波的脉冲能量范围大，可实现连续调节的特点，完全满足调试导弹激光引导头对跟踪目标的要求。
本发明提出的一种激光目标模拟器，其特征在于，由泵浦源、脉冲激光光源、输出能量分级调节部件、分光部件、空间滤波扩束准直部件及检测显示部件组成；其中脉冲激光光源部件用于产生单一光波波长，频率可调的脉冲激光，输出能量分级调节部件用于对输出的激光进行能量分级，分光部件将能量分级后的能量分成两部分，空间滤波扩束准直部件对分光部件分出的一部分分级能量进行滤波扩束得到准直光束，检测显示部件对分光部件分出的另一部分分级能量进行检测并显示。
本发明的特点及效果
本发明特点是对已有的脉冲激光技术的具体应用并将其它技术组合成具有满足调试导弹激光引导头对跟踪目标的要求的仪器。包含在特大能量密度变化范围内(80000倍)实现连续可调，采用空间滤波和折反式光路的技术和结构，仅仅在600毫米长的结构内实现Φ150mm大口径的平行光束输出，同时在Φ150mm大口径的平行光束的横截面上的脉冲激光能量密度分布均匀，并能实现实时显示输出脉冲激光能量大小。且设备操作简单方便，精度高，功能全，稳定可靠。
附图说明
图1为本发明的目标模拟器的总体框图；
图2为本发明中的脉冲激光谐振腔实施例组成示意图；
图3为本发明中的脉冲激光器输出脉冲激光波形图；
图4为本发明的输出能量分段调节部件实施例结构示意图；
图5为本发明的空间滤波扩束准直部件实施例结构示意图。
具体实施方式 本发明提出的激光目标模拟器结合实施例及附图详细说明如下：
本发明的激光目标模拟器由泵浦源、脉冲激光光源、输出能量分级调节部件、分光部件、空间滤波扩束准直部件及检测显示部件组成，如图1所示，其中脉冲激光光源部件用于产生单一光波波长，频率可调的脉冲激光，输出能量分级调节部件用于对输出的激光进行能量分级，分光部件将分级后的能量分成两部分，空间滤波扩束准直部件对一部分分级能量进行滤波扩束得到准直光束，检测显示部件对另一部分分级能量进行检测并显示。
各部件的具体实施例分别详细说明。
1.泵浦源：它是产生808nm波长的半导体激光器，功率为大于2W，光纤藕合输出。采用成熟产品。
2.脉冲激光光源，由激光谐振腔、声光调Q部件和温控激光电源组成的固体脉冲激光器，结构尺寸为100mm×60mm×80mm，实现了小型化，如图2所示。
其中，激光谐振腔是由与泵浦源的输出光纤相连的光纤藕合透镜组21，Nd:YAG晶体棒22和输出藕合镜23组成。谐振腔的参数：光纤芯直径为400μm，NA＝0.22；光纤藕合透镜组：Φ6mm平凸透镜两个，f9.8mm；YAG晶体棒：Φ3×6mm；输出藕合镜：T＝19.6％，R＝0.4m，腔长为45-50mm。
本实施例的声光调Q部件是由插入激光谐振腔的声光晶体24，与声光晶体相连的声光驱动源(图中示未出)组成。声光驱动源是产生1Hz，10Hz，20Hz稳定脉冲的驱动源。该驱动源具有内外触发控制功能。该声光调Q部件可采用成熟产品。本实施例的声光调制部件的工作波长：1.064μm，工作频率：70MHz；衍射损耗＞40％；电功率：1.5W；光学透过率＞99％；电脉冲上升，下降时间＜15ns；调制脉宽：2μs-13μs.。
本发明也可采用电光调制，其调制频率可采用内调制和外接触发调制两种形式。
温控激光电源(图中示未出)是为产生808nm波长的半导体激光器提供稳定的连续可调的直流电流源，以及自动控制808nm波长的半导体激光器的温度，控制精度为小于0.03度。保证808nm波长的激光稳定。温控激光电源可选用成熟产品。
本实施例的脉冲激光光源的工作原理：
808nm波长的半导体激光器通过光纤及藕合透镜，将808nm的激光聚焦在Nd:YAG晶体棒的端面，使Nd:YAG晶体棒作为放大工作物质在高能量的激光激励下产生新的1064nm波长光子，并在谐振腔内反复振荡积累，当积累能量大于谐振腔内的损耗时，，获得1064nm波长连续输出的激光。在激光器谐振腔中插入声光晶体，在声光驱动系统和调制脉冲频率控制系统作用下(脉冲频率具有外触发控制功能)，得到1Hz，10Hz，20Hz可调脉冲激光输出；脉宽为15--20ns，波长1064nm±2nm的激光，本实施例的频率小于1KHz，脉冲激光波长为1.064μm，脉宽小于25ns；如图3所示。
3.输出能量分级调节部件
本发明的输出能量分级调节部件由共轴设置的第一、第二衰减片组和连续可变衰减器构成，如图4所示；第一衰减片组31为将输出的脉冲激光光束能量衰减成设定值的固定衰减片组，第二衰减片组32为将经过第一衰减片组后的光束的能量进行衰减调节，输出多级能量的可变衰减片组，连续可变衰减器33为进一步将可变衰减片组输出的能量进行连续衰减的衰减器。
第一衰减片组采用多个具有固定衰减率的衰减片叠合组成，本实施例采用2个衰减片叠合组成，其衰减率为0.2；第二衰减片组由两个转盘组成，每个转盘上嵌有多个具有固定衰减率的衰减片，通过转动两个转盘，使两个转盘上的不同衰减片组合形成不同级别的衰减率；本实施例的第一转盘采用5个衰减片，其衰减率K1分别为：1、0.219、0.084、0.023、0.0057；第二转盘采用2个衰减片，其衰减率K2分别为1和0.0142；本实施例的连续可变衰减器采用具有一转轴的连续可变衰减圆盘，其衰减率K3可通过转动不同角度达到，实现连续调节输出光束能量。
表1为第二衰减片组的两个转盘组合能量段数据；
表1
| K1 | K2 | 能量范围(加K3调节范围为0-280度)fJ/cm2 |
| 1 | 1 | 80000fJ/cm2-12651fJ/cm2 |
| 0.219 | 1 | 17518fJ/cm2-2770fJ/cm2 |
| 0.084 | 1 | 6719fJ/cm2-1062fJ/cm2 |
| 0.023 | 1 | 1839fJ/cm2-290fJ/cm2 |
| 1 | 0.0142 | 1135fJ/cm2-179fJ/cm2 |
| 0.219 | 0.0142 | 248fJ/cm2-39fJ/cm2 |
| 0.084 | 0.0142 | 95fJ/cm2-15.0fJ/cm2 |
| 0.023 | 0.0142 | 26.1fJ/cm2-4.1fJ/cm2 |
| 0.0057 | 0.0142 | 6.47fJ/cm2-1.02fJ/cm2 |
表2为可变衰减器的不同角度对应第二衰减片组的两个转盘不同组合的输出脉冲激光能量密度值
表2
| K1 | 1 | 0.219 | 0.084 | 0.023 | 1 | 0.219 | 0.084 | 0.023 | 0.0057 | |
| K2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0.0142 | 0.0142 | 0.0142 | 0.0142 | 0.0142 | |
| K3 | 0° | |||||||||
| 10° | 12651 | 2770 | 1062 | 290 | 179 | 39 | 15 | 4.13 | 1.02 | |
| 20° | 13149 | 2879 | 1104 | 302 | 186 | 41 | 15 | 4.29 | 1.06 | |
| 30° | 14344 | 3141 | 1204 | 330 | 203 | 45 | 17 | 4.68 | 1.16 | |
| 40° | 14444 | 3163 | 1213 | 332 | 205 | 45 | 17 | 4.72 | 1.17 | |
| 50° | 17731 | 3883 | 1489 | 407 | 251 | 55 | 21 | 5.79 | 1.43 | |
| 60° | 17831 | 3905 | 1497 | 410 | 253 | 55 | 21 | 5.82 | 1.44 | |
| 70° | 18190 | 3970 | 1522 | 416 | 257 | 56 | 22 | 5.92 | 1.47 | |
| 80° | 19126 | 4188 | 1606 | 439 | 271 | 59 | 23 | 6.24 | 1.55 | |
| 90° | 20520 | 4494 | 1723 | 471 | 291 | 63 | 24 | 6.70 | 1.66 | |
| 100° | 21218 | 4646 | 1782 | 487 | 301 | 66 | 25 | 6.93 | 1.72 | |
| 110° | 22911 | 5017 | 1924 | 526 | 325 | 71 | 27 | 7.48 | 1.85 | |
| 120° | 24505 | 5366 | 2058 | 563 | 347 | 76 | 29 | 8.00 | 1.98 | |
| 130° | 26298 | 5759 | 2208 | 604 | 373 | 81 | 31 | 8.59 | 2.13 | |
| 140° | 27693 | 6064 | 2326 | 636 | 393 | 86 | 33 | 9.04 | 2.24 | |
| 150° | 29087 | 6370 | 2443 | 668 | 413 | 90 | 34 | 9.50 | 2.35 | |
| 160° | 30582 | 6697 | 2568 | 703 | 434 | 95 | 36 | 9.98 | 2.47 | |
| 170° | 35363 | 7744 | 2970 | 813 | 502 | 110 | 42 | 11.5 | 2.86 | |
| 180° | 36264 | 7940 | 3045 | 833 | 514 | 112 | 43 | 11.8 | 2.93 | |
| 190° | 39154 | 8573 | 3288 | 900 | 555 | 121 | 46 | 12.8 | 3.17 | |
| 200° | 41445 | 9075 | 3480 | 953 | 588 | 128 | 49 | 13.5 | 3.35 | |
| 210° | 46028 | 10079 | 3865 | 1058 | 653 | 143 | 55 | 15.0 | 3.72 | |
| 220° | 49017 | 10733 | 4116 | 1127 | 695 | 152 | 58 | 16.0 | 3.96 | |
| 230° | 53500 | 11715 | 4493 | 1230 | 759 | 166 | 64 | 17.5 | 4.33 | |
| 240° | 57684 | 12631 | 4844 | 1326 | 818 | 179 | 68 | 18.8 | 4.66 | |
| 250° | 62765 | 13744 | 5271 | 1443 | 891 | 195 | 75 | 20.5 | 5.97 | |
| 260° | 67735 | 14834 | 5690 | 1558 | 962 | 210 | 80 | 22.1 | 5.48 | |
| 270° | 74322 | 16274 | 6242 | 1709 | 1055 | 231 | 88 | 24.2 | 6.01 | |
| 280° | 80000 | 17518 | 6719 | 1839 | 1135 | 248 | 95 | 26.1 | 6.47 |
具体说明如下：
输出能量分级调节部件要求目标模拟器输出的脉冲激光光束能量密度在1.0fJ/cm2--80000fJ/cm2之间可调(要求分成十点或更多点)。因此检测能量范围很大，从最高到最低相差80000倍，用一种方法很难实现.本实施例采用衰减片组合和可变连续衰减器组合达到了要求。用两组固定衰减片不同的组合得到不同的能量密度段，在每个能量密度段内用连续可变衰减器，实现在这个能量段内能量密度的连续可调来实现任意多点选择测量点的要求，更具有实用性。
4.本实施例的分光部件采用常规的分光镜，透过率为0.03。
5.空间滤波扩束准直部件
本实施例的空间滤波扩束准直部件采用准直物镜是焦距为1500mm的双分离物镜41(也可采用消像差非球面物镜)，该物镜对1064nm的光校正轴上像差，物镜的F/D数为大于10，脉冲激光光斑为Φ1mm，这样有效输出口径达到Φ150mm。在扩束准直部件中，采用空间滤波器42，消除高频，改善光斑质量。系统像差要保证≤1′的准直精度及在光束横截面上能量分布均匀性＜10％的要求。为了控制长度在0.6米以内，在空间滤波器42和双分离物镜41之间采用3个反射镜43、44、45将光路折叠构成折反式结构，如图5所示。
5、测显示部件
本实施例采用高精度能量计(为已有产品EPM1000包括光探头和能量计)，进行实时检测系统输出脉冲激光能量大小。由于在本发明中放入一分光镜，使脉冲激光分成两部分，大部分透射进入准直部件形成Φ150mm的平行光，小部分反射脉冲激光进入能量计的光探头被能量计检测，根据分光镜的分光比，就能计算出输出的平行光的能量大小，达到实时检测脉冲激光能量大小目的。
Claims (7)
1、一种激光目标模拟器，其特征在于，由泵浦源、脉冲激光光源、输出能量分级调节部件、分光部件、空间滤波扩束准直部件及检测显示部件组成；其中脉冲激光光源部件用于产生单一光波波长，频率可调的脉冲激光，输出能量分级调节部件用于对输出的激光进行能量分级，分光部件将能量分级后的能量分成两部分，空间滤波扩束准直部件对分光部件分出的一部分分级能量进行滤波扩束得到准直光束，检测显示部件对分光部件分出的另一部分分级能量进行检测并显示。
2、如权利要求1所述的激光目标模拟器，其特征在于，所说的脉冲激光器是采用Nd:YAG晶体棒为放大工作物质，光脉冲频率采用声光调制器获得。
3、如权利要求1所述的激光目标模拟器，其特征在于，所说的输出能量分级调节部件由共轴设置的第一、第二衰减片组和连续可变衰减器构成；第一衰减片组为将输出的脉冲激光光束能量衰减成设定值的固定衰减片组，第二衰减片组为将经过第一衰减片组后的光束的能量进行衰减调节，输出多级能量的可变衰减片组，连续可变衰减器为进一步将第二衰减片组输出的能量进行连续衰减的衰减器。
4、如权利要求3所述的激光目标模拟器，其特征在于，所说的第一衰减片组由多个具有固定衰减率的衰减片叠合组成；第二衰减片组由两个转盘组成，每个转盘上嵌有多个具有固定衰减率的衰减片，通过转动两个转盘，使两个转盘上的不同衰减片组合形成不同级别的衰减率；连续可变衰减器采用具有一转轴的连续可变衰减圆盘，通过转动不同角度达到连续调节输出光束能量。
5、如权利要求1所述的激光目标模拟器，其特征在于，所说的空间滤波扩束准直部件包括准直物镜、空间滤波器，以及连接在准直物镜和空间滤波器之间的由3个反射镜组成的反折光路。
6、如权利要求5所述的激光目标模拟器，其特征在于，所说的准直物镜采用焦距为1500mm的双分离物镜，有效输出口径为Φ150mm。
7、如权利要求1所述的激光目标模拟器，其特征在于，所说的检测显示部件采用能量计和光探头对输出脉冲激光能量进行实时监测。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200310122487 CN1233996C (zh) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | 激光目标模拟器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200310122487 CN1233996C (zh) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | 激光目标模拟器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1554932A CN1554932A (zh) | 2004-12-15 |
| CN1233996C true CN1233996C (zh) | 2005-12-28 |
Family
ID=34338670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200310122487 Expired - Fee Related CN1233996C (zh) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | 激光目标模拟器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1233996C (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102279093B (zh) * | 2011-04-13 | 2013-01-16 | 中国兵器工业第二〇五研究所 | 红外动态三角形目标模拟器 |
| CN103308284B (zh) * | 2013-06-24 | 2015-05-20 | 哈尔滨工业大学 | 基于双色滤波片的双波段红外目标模拟器生成红外图像的方法 |
| CN106679513B (zh) * | 2016-12-02 | 2019-04-26 | 中国人民解放军空军第一航空学院 | 转动式激光目标模拟方法及装置 |
| CN109682256B (zh) * | 2018-12-18 | 2020-05-19 | 北京交通大学 | 一种激光运动目标模拟器 |
| CN109737813B (zh) * | 2019-01-09 | 2020-12-18 | 北京仿真中心 | 一种直射式激光目标模拟系统 |
-
2003
- 2003-12-26 CN CN 200310122487 patent/CN1233996C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1554932A (zh) | 2004-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Schaffer et al. | Laser-induced breakdown and damage in bulk transparent materials induced by tightly focused femtosecond laser pulses | |
| EP1646474B1 (de) | Verfahren zur materialbearbeitung mit laserimpulsen grosser spektraler bandbreite und vorrichtung zur durchf hrung des verfah rens | |
| CN109407205A (zh) | 一种硫系玻璃光纤端面衍射光栅的制作装置及制作方法 | |
| CN112033644A (zh) | 一种高反射样品激光损伤阈值测试装置 | |
| CN107249809A (zh) | 激光冲击喷丸处理中使用的方法和设备 | |
| CN1233996C (zh) | 激光目标模拟器 | |
| CN102175429A (zh) | 一种激光器热焦距的测量方法 | |
| CN107918237A (zh) | 双飞秒光学频率梳产生装置 | |
| CN103033488A (zh) | 可实时观察监测z扫描光学非线性测量装置和方法 | |
| CN107356407A (zh) | 同步测量高功率光纤激光器功率、光谱和光束质量的装置 | |
| CN2802535Y (zh) | 线性结构的无衍射光源 | |
| CN107860713A (zh) | 光谱稳定性优化装置、系统和方法 | |
| CN108107594A (zh) | 一种自分裂部分相干光脉冲的产生装置的产生方法 | |
| CN109211846A (zh) | 一种非线性透射率测试装置 | |
| EP3759421A1 (de) | Strahlenführung im interferometer | |
| CN111272584A (zh) | 利用环状脉冲激光模拟弹道冲击并实时监测的装置及方法 | |
| DE102016111932B4 (de) | Frequenzkonversionseinheit und Verfahren zur Frequenzkonversion | |
| WO2008063602A2 (en) | Laser system employing harmonic generation | |
| CN104502067A (zh) | 一种傅里叶变换平面光栅相对衍射效率测试仪 | |
| US5991016A (en) | Apparatus for producing variable levels of uniform light flux | |
| CN109682256A (zh) | 一种激光运动目标模拟器 | |
| Ruddock | Nonlinear optical second harmonic generation | |
| US20070188752A1 (en) | Spectroscopic feedback for high density data storage and micromachining | |
| CN110426346B (zh) | 一种运用于libs中调节激光光束能量的装置 | |
| CN110018563A (zh) | 基于自反射光的扩束光路补偿的激光扩束传输系统及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20051228 Termination date: 20131226 |