用于强激光开关的透射式二元闪耀光栅的研究

摘要

激光致盲武器是对制导导弹很有威胁的防御性武器，其以破坏导弹导引头为手段，使制导导弹“致盲”，失去精确制导的能力而无法有效地命中目标。为防护导弹导引头等光学传感器免受激光致盲武器的破坏，在分析了国内外激光防护技术的基础上，我们提出了一种由闪耀位相光栅和非线性介质构成的复合激光限幅开关器。其中闪耀位相光栅是最重要的部件之一，其结构决定了各衍射级次的光强分布，特别是零级的光强大小和非零级的衍射角大小，从而决定了光限幅开关器防护能力的大小。
　　 本文围绕光限幅开关器中的闪耀位相光栅，针对透射式闪耀光栅，特别是透射式二元闪耀光栅完成了以下工作：
　　 1.研究了传统的锯齿形透射式闪耀光栅的设计方法，指出了阴影效应对锯齿形透射式闪耀光栅衍射效率的影响，分析了此类光栅对偏振的敏感性。
　　 2.提出了将光限幅开关器中的锯齿形透射式闪耀光栅用透射式二元闪耀光栅来替代的设计方法。详细论述了一维二元闪耀光栅的设计原理，推导了不同偏振下光栅的衍射效率。
　　 3.结合理论与实际，分别给出了针对不同偏振光设计的一维二元闪耀光栅具体实例的详细参数，并对它们的衍射效率做了比较和分析，证明了两种设计结果具有相同的衍射效率。
　　 4.分析了一维二元闪耀光栅的偏振敏感性，研究了设计对偏振不敏感的一维二元闪耀光栅的可行性。
　　 5.利用有限时域差分方法对上述设计结果进行了验证。严格矢量衍射理论和等效介质理论的计算结果在零级的透过率和一级的衍射角这两个关键数值上可以很好的吻合。
　　 6.详细论述并推导证明了对偏振不敏感的二维二元闪耀光栅的设计原理。结合实际与理论给出了一个具体的二维二元闪耀光栅的设计实例，其零级的透过率仅有0.05％，一级衍射效率为93.95％。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第一节 红外制导导弹

第二节 激光致盲

第三节 激光防护

第四节 二元闪耀光栅

第五节 论文的主要内容

第二章 光栅的衍射理论

第一节 光栅的衍射理论概述

第二节 标量衍射理论

第三节 等效介质理论

第四节 有限时域差分方法

第三章 锯齿形透射式闪耀光栅

第一节 锯齿形透射式闪耀光栅的设计

第二节 锯齿形透射式闪耀光栅的衍射效率

第三节 锯齿形透射式闪耀光栅的阴影效应

第四节 锯齿形透射式闪耀光栅的偏振分析

第四章 一维二元闪耀光栅

第一节 一维二元闪耀光栅的设计

第二节 一维二元闪耀光栅的衍射效率的计算

第三节 一维二元闪耀光栅的具体参数的选取

第四节 一维二元闪耀光栅的设计结果与分析

第五节 一维二元闪耀光栅的偏振敏感性的讨论

第六节 利用有限时域差分方法分析设计结果

第五章 二维二元闪耀光栅

第一节 二维二元闪耀光栅的设计

第二节 二维二元闪耀光栅的衍射效率

第三节 二维二元闪耀光栅的设计结果与分析

第六章 总结与展望

第一节 总结

第二节 展望

参考文献

致 谢

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