光学镜头“猫眼”效应分析及在短距离信息交换中的应用

摘要

光学镜头中“猫眼”效应造成了照射光后向散射的增强,这种特性使得对方的激光主动侦察的精度大大提高,作用距离也有相当大的增加。因此,对“猫眼”效应应该进行深入研究。在本文中,我们发现,假如“猫眼”光学系统中的光敏面(或分划板)并不恰好位于其光学系统的焦点处时,其回波功率有明显不同的特点。通过对离焦时的“猫眼”系统的特性分析,发现了“猫眼”系统在前向离焦和后向离焦中其回波功率与离焦量的关系有较大的不同。然后对于这两种情况分别用Matlab进行了仿真。证实了在前向离焦中,其回波功率下降迅速;而在后向离焦中,其离焦量与回波功率有一个很好的曲线关系,这使得应用“猫眼”系统后向离焦量的改变,来改变回波功率的大小,使传递信息的目的成为可能。本文的主要工作是,首先用光线追迹法对离焦时的“猫眼效应”进行了计算,得出了在“猫眼”系统出瞳处的光线位置和偏向角度,然后通过Matlab进行仿真。在仿真中,引入β因子来描述回波功率的状况,“猫眼”系统的焦距选择为20mm,25mm,30mm等,计算了β因子在前向离焦和后向离焦时的变化情况,发现前向离焦和后向离焦的回波功率与离焦量的关系有不同的特点。最后,设计了静态和动态两个实验,静态实验用反射面模拟光敏面,证实了前后离焦有不同的变化。当将反射面由后向前不断靠近镜头时,示波器中所显示的回波信号的峰峰值不断缓慢增大,当增大到最大值时,再继续向前移动反射面,回波信号的峰峰值迅速下降。动态实验利用后向离焦的特点,实现了短距离信息交换。

目录

中文摘要

ABSTRACT

第一章 引言

1.1 课题研究背景

1.2 国内外发展动态及其发展趋势

1.3 本文主要研究内容

1.4 本课题研究目的及研究意义

第二章 猫眼效应的原理及其应用

2.1 猫眼效应的物理概念及模型

2.1.1 猫眼效应的理论分析

2.1.2 激光探测猫眼目标与普通目标

2.1.3 猫眼效应在现代军事装备上的应用

2.2 作用距离分析

2.2.1 接收器的信噪比及最小可探测功率

2.2.2 接收系统接收的激光回波功率

2.3 本章小结

第三章 离焦时“猫眼”系统的模型及应用分析

3.1 离焦时“猫眼”系统模型的证明

3.1.1 几何光学法

3.1.2 傅里叶光学法

3.1.3 光线追迹法

3.2 “猫眼”系统激光通信原理分析

3.3 本章小结

第四章 “猫眼”系统在短距离信息交换上的应用实验

4.1 “猫眼”系统在短距离信息交换上的应用的静态实验及结果分析

4.1.1 实验安排

4.1.2 实验所用器件

4.1.3 “猫眼”系统在短距离信息交换上的应用的静态实验结果分析

4.2 “猫眼”系统在短距离信息交换上的应用的动态实验结果分析

4.3 本章小结

第五章 结束语

5.1 本文主要工作及结论

5.2 本文工作展望

参考文献

致谢

个人简历和硕士研究生期间发表的论文