激光水下成像發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的研究

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1、激光與紅外V01．39．No．3第39卷第3期2009年3月LASER＆INFRAREDMarch，2009文章編號(hào)：1001-5078(2009)03-0297-03·光電技術(shù)與系統(tǒng)·激光水下成像發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的研究孫健，張曉暉，葛衛(wèi)龍(海軍工程大學(xué)兵器工程系，湖北武漢430033)摘要：水下遠(yuǎn)距離激光主動(dòng)成像系統(tǒng)對(duì)擴(kuò)束發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的擴(kuò)束能力及其對(duì)距離的適應(yīng)性提出了較高的要求。為了在不同的成像距離處都獲得適當(dāng)大小的光斑，論文對(duì)激光水下成像發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了一種變倍的發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)，研究了激光光束通過(guò)該發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的變換規(guī)律，推導(dǎo)了目標(biāo)距離與變倍光學(xué)系

2、統(tǒng)動(dòng)鏡組的位置調(diào)整量的數(shù)學(xué)關(guān)系，提出了激光水下成像變倍發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的控制方案。關(guān)鍵詞：激光水下成像；變倍光學(xué)系統(tǒng)；高斯光束；控制方案中圖分類(lèi)號(hào)：TB133文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AStudyoftheExpandingSysteminLaserUnderwaterImagingSystemSUNJian，ZHANGXiao—hui，GEWei—long(Dept．ofWeaponryEngineering，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Theactivelaserunderwaterimag

3、ingsystemoffardistanceputsstrictdemandsontheexpandingabilityandadaptabilitytothedistanceoftheexpandingsystem．Anexpandingopticalsystemisstudiedanddesignedforgettingappropriateilluminatingareaatdifferentimagingdistance．Theexpandingsystemwiththespecialrulethatlaserbeamsapplywhentransfe

4、rringandtransformingisanalyzed．Themathematicrelationbetweentargetpositionandmodulatingoftheexpandingopticalsystemisdiscussed．Acontrollingprojectoftheexpandingopticalsysteminlaserunderwaterimagingsystemisraisedatlast．Keywords：laserunderwaterimagingsystem；expandingsystemofvariablerati

5、o；Gaussianbeams；controllingprojeet1引言不能使系統(tǒng)對(duì)處于不同距離處的目標(biāo)都能獲得比較距離選通激光水下成像技術(shù)是目前用于水下目理想的圖像的：激光對(duì)近距離目標(biāo)的照明光斑小，目標(biāo)探測(cè)的最先進(jìn)的技術(shù)，它主動(dòng)發(fā)射激光脈沖照射標(biāo)所反射的激光會(huì)因光功率密度過(guò)大而使ICCD探目標(biāo)，以ICCD作為光電探測(cè)器接收目標(biāo)對(duì)激光的測(cè)單元飽和出現(xiàn)亮斑；激光對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)的照明光漫反射光而形成圖像，由于利用了激光脈沖所獨(dú)具斑大，因?yàn)樗w的衰減效應(yīng)，此時(shí)到達(dá)目標(biāo)表面的光的時(shí)間特性來(lái)減小水體的散射光噪聲，它可以在相強(qiáng)本來(lái)就比近距離目標(biāo)小，更大的光斑將使目標(biāo)的同條

6、件下，使其對(duì)水下目標(biāo)的成像距離達(dá)到普通光照明光功率密度比近距離小得多，這將使ICCD對(duì)成像方式的3～6倍¨，所以一些發(fā)達(dá)國(guó)家都進(jìn)行遠(yuǎn)距離目標(biāo)的成像因照明光能量不足而出現(xiàn)圖像模了距離選通激光水下成像系統(tǒng)的研究。不過(guò)，這些糊以至無(wú)法分辨，所以，有必要對(duì)激光水下成像發(fā)射研究主要都是圍繞著如何增大系統(tǒng)的成像距離和提光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行研究。高系統(tǒng)成像質(zhì)量來(lái)展開(kāi)的，專門(mén)研究激光水下成像發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的文獻(xiàn)較少，而實(shí)際應(yīng)用中，如果不通作者簡(jiǎn)介：孫健(1984一)，男，碩士，主要從事水下探測(cè)的研究。E·mail：sunjianpeiabcd@163．corn過(guò)光學(xué)系統(tǒng)對(duì)激光器所發(fā)射的

7、激光束進(jìn)行變換，是收稿日期：2008-09-22；收稿日期：2008-10—13298激光與紅外第39卷本文設(shè)計(jì)了一種變倍的發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)，使激光照明光斑的大小具有可調(diào)性，可以讓系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)ZA】㈥距離遠(yuǎn)近調(diào)節(jié)光斑大小，保證系統(tǒng)對(duì)一定距離范圍內(nèi)的目標(biāo)都能獲得比較理想的成像效果，提出了激其中，光水下成像變倍發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的控制方案。A：1+(6)2理論分析JB距離選通激光水下成像系統(tǒng)的光源為倍頻B=·++。+生生墨二I．一Nd：YAG脈沖激光器(波長(zhǎng)為532nm)，其所發(fā)射激LABLBc光經(jīng)測(cè)試近似為基模高斯光束，光束束腰直徑為{B(7)2．7mm，發(fā)散角為5mra

8、d。如圖1所示為本文所設(shè)計(jì)的變倍發(fā)射光