[發(fā)明專利]一種基于四象限探測器和二維光柵的高精度激光告警裝置

有效

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• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112665532B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張瑞;王志斌;楊雪梅;李孟委
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 太原榮信德知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14119
• 代理人: 楊凱;連慧敏

本發(fā)明屬于激光告警技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于四象限探測器和二維光柵的高精度激光告警裝置，包括視場壓縮系統(tǒng)、半透半反鏡、角度粗測模塊和角度精測模塊，所述視場壓縮系統(tǒng)的光路方向上設(shè)置有半透半反鏡，所述半透半反鏡的反射光路上設(shè)置角度粗測模塊，所述半透半反鏡的透射光路上設(shè)置有角度精測模塊。所述第一后置鏡頭設(shè)置在半透半反鏡的反射光路上，所述四象限探測器設(shè)置在第一后置鏡頭的光路方向上，所述四象限探測器通過導(dǎo)線與粗測控制及數(shù)據(jù)處理電路連接。相比較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明突破傳統(tǒng)激光告警的瓶頸，采用了四象限探測器與二維光柵，成本低且可以實(shí)現(xiàn)大視場和高的角度分辨率。本發(fā)明用于激光的告警。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光告警技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于四象限探測器和二維光柵的高精度激光告警裝置。

背景技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)敵方來襲激光的高精度探測，各國研制的激光告警系統(tǒng)多達(dá)幾十種，軍用激光設(shè)備的激光主要工作在0.4～1.6μm波段，現(xiàn)有激光告警技術(shù)主要分為光譜識別型和相干識別型。光譜識別型激光測試儀器可分為非成像型和成像型兩種類型。非成像型主要通過特定空間分布的光電二極管陣列來確定激光光源的方位，其角度分辨率大小與光電二極管的個數(shù)和分布有關(guān)，這種測試方法角度分辨率低，并且只能夠探測到某些特定波長的激光，分辨不出波長大小，虛警率較高；成像型多采用廣角遠(yuǎn)心魚眼透鏡和CCD或PSD器件等構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，CCD像元尺寸在μm量級的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得測試儀器角度分辨率較高，但是也只能探測到特定波長的激光，分辨不出波長大小問題。相干識別型激光測試方法主要利用激光的相干性進(jìn)行判別，這種方法光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜，工藝要求高，并且由于形成的干涉圖樣復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理也比較困難。現(xiàn)有光柵衍射型多采用一維光柵，通過0級光位置判別來襲激光方向角和俯仰角，通過0級光和1級光距離測得來襲激光保持，但該方式視場和角度分辨率無法同時提高。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有激光告警技術(shù)分辨不出波長大小、虛警率較高的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種成本低、視場大、角度分辨率高的基于四象限探測器和二維光柵的高精度激光告警裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于四象限探測器和二維光柵的高精度激光告警裝置，包括視場壓縮系統(tǒng)、半透半反鏡、角度粗測模塊和角度精測模塊，所述視場壓縮系統(tǒng)的光路方向上設(shè)置有半透半反鏡，所述半透半反鏡的反射光路上設(shè)置角度粗測模塊，所述半透半反鏡的透射光路上設(shè)置有角度精測模塊。

所述角度粗測模塊包括第一后置鏡頭、四象限探測器、粗測控制及數(shù)據(jù)處理電路，所述第一后置鏡頭設(shè)置在半透半反鏡的反射光路上，所述四象限探測器設(shè)置在第一后置鏡頭的光路方向上，所述四象限探測器通過導(dǎo)線與粗測控制及數(shù)據(jù)處理電路連接。

所述角度精測模塊包括二維光柵、第二后置鏡頭、面陣探測器、精測控制及數(shù)據(jù)處理電路，所述二維光柵設(shè)置在半透半反鏡的透射光路上，所述二維光柵的衍射光路上依次設(shè)置有第二后置鏡頭、面陣探測器，所述面陣探測器通過導(dǎo)線與精測控制及數(shù)據(jù)處理電路連接。

所述視場壓縮系統(tǒng)將入射激光壓縮，所述入射激光經(jīng)半透半反鏡反射進(jìn)入第一后置鏡頭，所述第一后置鏡頭將光斑成像在四象限探測器上時，所述四象限探測器會將入射光強(qiáng)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)光電流信號輸出至粗測控制及數(shù)據(jù)處理電路，當(dāng)入射激光的角度發(fā)生變化時，所述四象限探測器每個象限對應(yīng)的光電流就會發(fā)生變化，通過對四個象限的光電流信號進(jìn)行算法處理，確定入射激光的光斑的質(zhì)心位置，從而實(shí)現(xiàn)光斑的位置檢測，最終實(shí)現(xiàn)入射激光角度的粗測。

所述視場壓縮系統(tǒng)將入射激光壓縮，所述入射激光經(jīng)半透半反鏡透射進(jìn)入二維光柵，然后經(jīng)過二維光柵衍射出衍射光，所述衍射光分為x和y方向，所述衍射光經(jīng)過第二后置鏡頭匯聚在面陣探測器上形成光斑，通過精測控制及數(shù)據(jù)處理電路對面陣探測器上光斑位置的算法處理，從而實(shí)現(xiàn)入射激光的角度精測。

所述通過對四個象限的光電流信號進(jìn)行算法處理，確定入射激光的光斑的質(zhì)心位置，從而實(shí)現(xiàn)光斑的位置檢測的方法為：