一种多通道可变距离激光聚焦收发系统的研制

摘要

激光天线是基于传统空间望远镜结构的基础上采用激光器作为光源实现光信号的发射或接收的系统，是激光技术、空间光学技术以及现代光电探测技术相结合的产物。目前广泛用于地球科学和气象学、物理学和天文学、生物学、军事等领域。
　　本文研制了一种基于激光天线的多通道可变距离激光聚焦收发系统，系统具有收发同步的功能，可以实现空间特定指向和不同发射距离的聚焦发射，并对不同距离大气回波信号成像。基于反射式两镜系统理论基础与高斯光束的传输理论，分析了发射系统实际会聚光斑大小的计算方法与倾斜和离焦入射对包含离轴抛物面的系统波像差影响。倾斜入射情况下会引入一定的象散和少量的慧差，而离焦条件下则会产生一定的彗差和少量的球差与象散。
　　多通道可变距离激光聚焦收发系统采用反射式和三通道共基准轴的结构设计方案，即由单通道激光聚焦发射系统和双通道离轴接收望远镜系统构成。结合各个视场下的系统波像差、点列图、MTF曲线，分别分析了发射和接收系统的成像质量。最后，以波前误差为评价指标进行了系统的公差分配。
　　根据多通道可变距离激光聚焦收发系统的设计结构，制定了三通道共基准轴的装调方案，即利用扫描平面镜并以发射系统光轴为基准轴，进行系统各部分的联调，最后得到了系统的实际装调检测结果。激光聚焦发射系统波像差RMS值为0.0621λ，而离轴望远镜接收系统中的双接收通道的系统波像差RMS分别为0.0812λ和0.0803λ，满足系统波像差RMS优于λ/12=0.0833λ的设计要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 激光聚焦收发系统简介

1．2 国内外研究概况

1．2．1 激光天线发展概况

1．2．2 卡塞格林式光学系统设计发展概况

1．2．3 光学系统装调技术发展概况

1．3 课题背景

1．4 本论文研究的主要内容

2 多通道可变距离激光聚焦收发系统概述

2．1 设计指标

2．2 系统的设计理论基础

2．2．1 光学系统设计形式

2．2．2 反射式两镜系统理论

2．2．3 高斯光束传播理论

2．2．4 离轴抛物面设计分析

2．3 系统总体结构设计

2．4 本章小结

3 多通道可变距离激光聚焦收发系统设计

3．1 可变距离激光聚焦发射系统的设计

3．1．1 系统的设计结构

3．1．2 聚焦光斑特性模拟及评价

3．1．3 设计性能评价

3．1．4 系统的机械设计

3．2 离轴接收望远镜系统设计

3．2．1 离轴接收望远镜系统的设计结构

3．2．2 离轴接收望远镜系统的设计性能评价

3．2．3 离轴接收望远镜系统的机械设计

3．3 后继接收系统设计

3．3．1 后继接收系统的设计结构

3．3．2 离轴接收系统的设计性能评价

3．4 公差分析

3．5 本章小结

4 系统装调及检测方案

4．1 激光聚焦发射系统装调

4．1．1 发射系统主次镜的静态装调

4．1．2 发射系统主次镜的联调

4．1．3 发射系统次镜前后移动中导轨的调整方案

4．2 激光接收系统的装调

4．2．1 单通道接收系统主次镜的装调

4．2．2 双通道接收系统的联调及后继接收系统的装调方案

4．3 本章小结

5 全文总结

5．1 论文工作总结

5．2 展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士期间参与的科学研究情况