空间偏振编码激光驾束制导关键技术研究

摘要

随着现代光电对抗技术的迅速发展,对激光制导系统编码方式的速度和抗干扰能力要求也越来越高。传统的基于能量调制的编码方式存在调制速度慢,易受湍流影响的问题日趋突出。一种新型的基于晶体电光效应的空间偏振编码激光驾束制导方法为解决上述问题提供了途径,本文就其相关关键技术开展了研究。
　　 本文研究了基于晶体的电光效应调制偏振态实现空间偏振编码制导的原理。对铌酸锂晶体和砷化镓晶体的电光效应进行了理论分析,在此基础上设计了基于普科尔效应的空间偏振编码调制器。确定了铌酸锂晶体X轴方向加电场的最佳运用方式,综合考虑晶体轴向、加工切割方向、能量透过率、电极形态、加电场方向和通光模式等因素,得到了编码器关键参数。提出了采用铌酸锂双晶体楔空气层耦合的偏振编码器设计方案,编码器在调制电场的作用下可以把输入的线偏振光转换成与空间位置对应的多偏振态输出,实现了空间方位的偏振编码。进一步研究了水平和垂直方向二维信号合成和区分的原理,提出了调制脉冲长度和脉冲个数相结合的二维方位信息交替调制方法以及基于频率调制和信号滤波的二维同步空间方位调制解调方法,仿真实验表明两种方法可以有效标记区分水平和垂直方位信息。利用琼斯矩阵证明了偏振编码方式不受导弹旋转的影响,设计了对旋转不敏感的译码系统,译码系统由偏光棱镜系统和电子电路系统组成,讨论了译码系统光学器件的几何参数和电子器件的特性参数选择问题。最后对编码器和译码器工作性能进行了分析,设计了激光驾束制导偏振编译码实验系统,并进行了偏振编码实验,获得了和理论计算基本一致的从上方右旋椭圆偏振光到中间的线偏振光再到下方的左旋椭圆偏振光的偏振态分布,译码器根据偏振态的识别探测出对应的方位信息,实验结果表明了基于电光晶体调制的偏振编码译码技术用于激光驾束制导的有效性。本文研究的基于晶体电光调制的偏振编码及相应的译码技术能够解决现有编码方式存在的调制速度慢,易受干扰的问题,研究结果及设计的系统,器件模型在高速制导、导航方面有潜在的应用价值,在其他偏振光学领域如焦场整形,偏振器件设计等也有重要的参考意义。