[發明專利]直視合成孔徑激光成像雷達分離式波面變換掃描裝置

有效

• 申請號: 201310250416.4
• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN103344952A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 劉立人
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01S7/484
• 分類號: G01S7/484;G01S7/491
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及直視合成孔徑激光成像雷達的激光發射系統，是一種直接使用光學元件對于光束進行波面變換和掃描的裝置，該裝置由交軌向波面變換掃描結構和順軌向正交偏振波面變換結構所構成，原理是交軌向波面變換掃描結構采用單個柱面透鏡平移或者反射鏡偏轉的運動方法對入射光束波面產生交軌向波面變換和掃描，順軌向正交偏振波面變換結構進一步將其分解為正交偏振分離的兩個空間通道，在每一個通道中安置順軌向柱面鏡進行波面變換以及波面反轉，再合成兩個同軸偏振正交的掃描發射波面，最后通過發射光學主鏡直接成像到目標面，實現一維距離分辨所需的目標交軌向相位線性項調制和一維孔徑合成所需的順軌項向相位二次項歷程。

背景技術

合成孔徑激光成像雷達的原理取之于射頻領域的合成孔徑雷達，是能夠在遠距離得到厘米量級成像分辨率的唯一的光學成像觀察手段。距離分辨與孔徑合成相結合的合成孔徑激光成像雷達有兩種基本成像原理（參考文獻1）：第一種是以側視為必要條件的側視合成孔徑激光成像雷達（參考文獻2－8），在交軌方向上實施直線距離上的分辨成像，即采用相位線性項調制的距離測量原理，在順軌方向上實施孔徑合成成像，即采用相位二次項歷程共軛匹配原理；第二種是以直視為必要條件的直視合成孔徑激光成像雷達（參考文獻1，11），在交軌方向上實施目標面橫向距離上的分辨成像，在順軌方向上實施孔徑合成成像，其中橫向距離分辨成像也采用相位線性項調制原理，孔徑合成成像采用相位二次項歷程共軛匹配原理。直視合成孔徑激光成像雷達具有如下優點：能夠自動消除大氣、運動平臺、光雷達系統和散斑的相位變化和干擾，在較大的光學足趾下和較大的接收孔徑下具有高分辨率成像，不需要光學延時線，無需實時外差拍頻信號相位同步，因此直視合成孔徑激光成像雷達的實用性強。直視合成孔徑激光成像雷達的照明光斑是由雷達機內發射系統的光場通過發射主鏡和目標距離傳播的聯合作用放大成像產生的，這個發射系統內光場是一個可掃描的復雜相位二次項波面組合，在實際設計中采用了光束通過多個柱面鏡光學元件經過自由空間衍射傳播的方式產生。這種基于柱面鏡空間傳播設計的波面變換掃描器存在如下問題：（1）由于采用空間衍射傳播，整個發射光束的波面變換掃描器體積龐大，傳輸損失大，機載平臺的振動影響大；（2）由于所需相位二次項是通過空間衍射產生，因此所得到波面的誤差大；（3）雷達工作模式和運行性能的改變需要變化發射系統內光場的相位分布函數，這時必須改動整個波面變換掃描器的光學和機械結構，適用性差。

下面是現有的有關參考文獻：

(1)Liren?Liu,Coherent?and?incoherent?synthetic?aperture?imaging?ladars?and?laboratory-space?experimental?demonstrations[Invited],Applied?Optics，2013,52(4),579-599.

(2)M.Bashkansky,R.L.Lucke,E.Funk,L.J.Rickard,and?J.Reintjes.Two-dimensional?synthetic?aperture?imaging?in?the?optical?domain.Optics?Letters,2002,27(22):1983～1985.

(3)S.M.Beck,J.R.Buck,W.F.Buell,R.P.Dickinson,D.A.Kozlowski,N.J.Marechal,and?T.J.Wright.Synthetic-aperture?imaging?ladar:laboratory?demonstration?and?signal?processing.Applied?Optics,2005,44(35):7621～7629.

(4)J.Ricklin,M.Dierking,S.Fuhrer,B.Schumm,and?D.Tomlison.Synthetic?aperture?ladar?for?tactical?imaging.DARPA?Strategic?Technology?Office,Nov.14,2007.