紅外目標(biāo)模擬器光學(xué)耦合技術(shù)研究.pdf

1、半實(shí)物仿真裝置主要用來測(cè)試導(dǎo)引頭的跟蹤能力，用室內(nèi)仿真的方法代替室外的外場(chǎng)打靶實(shí)驗(yàn)。紅外目標(biāo)/干擾成像模擬器是半實(shí)物仿真裝置中的一個(gè)重要組成部分。隨著導(dǎo)彈技術(shù)的發(fā)展，紅外仿真裝置的結(jié)構(gòu)也發(fā)生著相應(yīng)的變化?，F(xiàn)在的紅外目標(biāo)模擬器不僅要能模擬目標(biāo)的特性，還要能模擬多個(gè)干擾的特性，這些干擾往往是利用光學(xué)方法獨(dú)立生成的，各個(gè)獨(dú)立源最終要復(fù)合后再提供給導(dǎo)引頭接收，要使所有模擬的干擾彈和目標(biāo)都能同時(shí)進(jìn)入并充滿導(dǎo)引頭的入瞳，這就涉及到多個(gè)干擾光束的耦合

2、擴(kuò)束投影問題。根據(jù)總體方案設(shè)計(jì)，由于電阻陣的溫度比較低，這就要降低干擾光路的透過率來保證目標(biāo)光路的能量，而對(duì)于復(fù)合投影的方法又有新的問題產(chǎn)生：光路中有兩個(gè)孔徑光欄，導(dǎo)致了前面光學(xué)系統(tǒng)出射的光束不能充滿后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)的口徑。所以為了保證導(dǎo)引頭跟蹤目標(biāo)的真實(shí)性，光路中既要將多個(gè)干擾耦合在一起，又要實(shí)現(xiàn)擴(kuò)束來保證光束能夠充滿后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)的口徑，還要滿足光路中的能量要求。本文研究了紅外目標(biāo)模擬器中的光學(xué)耦合技術(shù)，并分析了不同因素對(duì)耦合效果和能量利

3、用率的影響，主要研究?jī)?nèi)容包括以下三個(gè)部分：
　　(1)介紹了紅外目標(biāo)/干擾成像模擬器系統(tǒng)的基本組成。其中的關(guān)鍵技術(shù)是要將四個(gè)干擾光路的細(xì)光束耦合擴(kuò)束成一個(gè)寬光束，再供導(dǎo)引頭接收。本文列舉了四種耦合擴(kuò)束元件，即網(wǎng)紋鏡、紅外傳像光纜、光散射元件和微透鏡陣列。并對(duì)它們的耦合擴(kuò)束原理做了具體的分析。根據(jù)紅外目標(biāo)模擬器的外形尺寸，仿真精度和耦合擴(kuò)束系統(tǒng)能量利用率0.15h>的要求，分析論證了選擇用微透鏡陣列作為紅外目標(biāo)/干擾成像模擬器的耦合

4、元件。
　　(2)研究了光束經(jīng)過微透鏡后的光線分布和能量利用率。根據(jù)使用要求設(shè)計(jì)微透鏡的耦合擴(kuò)束模型，初步確定了微透鏡的口徑（ D=20μm），焦距（'28μmf=微）等參數(shù)。將微透鏡的參數(shù)代入到光學(xué)設(shè)計(jì)軟件中，按照能量利用率為最高的要求優(yōu)化了微透鏡的參數(shù)，優(yōu)化后的微透鏡口徑為D=20μm，焦距為'37μmf=微，使得中心視場(chǎng)的能量利用率為h=0.73，邊緣視場(chǎng)的能量利用率分別為h=0.488和h=0.171，均滿足了的能量利用率

5、的要求（0.15h>）。本文還對(duì)微透鏡的曲率半徑R、基底厚度L及基底厚度的加工誤差、使用環(huán)境溫度和光斑落在微透鏡的不同位置時(shí)對(duì)能量利用率的影響做了具體的分析，保證了上述因素對(duì)能量利用率的影響誤差都在0.1以內(nèi)。
　　(3)針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有成熟的技術(shù)，擬采用光刻膠熱熔法來加工微透鏡，并且詳細(xì)論述了光刻膠熱熔法加工過程。計(jì)算了光刻膠熱熔法制作微透鏡時(shí)的加工參數(shù)，并分析了光刻膠厚度H和球冠高度h對(duì)涂膠和刻蝕這兩個(gè)工藝過程的精度的影響，保證了