激光光学系统测试设备的关键技术研究

　　1 引言

　　在激光测距/照射、 瞄准等使用中， 电视/激光接收系统是其重要的组件。 激光接收系统性能的优劣，直接关系到测量、 瞄准精度。 为此研制了激光光学系统测试设备， 主要用于对激光接收系统的装调和性能测试。 目前， 各激光接收系统装调单位为保证装调方面技术指标满足要求， 都开展了相关调试测试设备的研制工作。 一般视场指标常用转台旋转+目视观察测试， 弥散斑常采用手工测量[1]， 这些测试精度较低。 本设备采用平行光管设计技术、 CCD 技术及图像处理技术， 可以消除人为的测试误差， 极大地提高了测试精度。

　　2 系统组成

　　激光光学系统测试设备由操作台、 通讯电缆、光源箱、 能量衰减器、 红外光源、 准直器 1、 准直器2、 会聚系统、 功率计、 CCD 摄像机、 多维装调台、大理石平台组成。 系统结构如图 1 所示。

　　3 系统功能

　　激光光学系统测试设备具有下述功能：

　　(1) 激光接收光学系统弥散斑测试;

　　(2) 激光接收视场测试。

　　4 系统工作原理

　　光源箱内装有激光器， 激光器输出的激光通过衰减器与光束准直器 1 可形成能量大小合适、 发散角合适的激光光束， 经汇聚系统内部的分光镜分成两路激光后， 一路会聚于会聚系统的焦平面用于辅助测试， 另一路经电视/激光接收系统后会聚于激光接收系统的焦平面， 在激光接收系统的焦平面位置放置 CCD 摄像机探头， 对会聚的光斑进行成像。　　CCD 所成的光斑像在操作台的显示器上显示 ， 通过控制软件自动计算出光斑中心点位置及光斑直径。

       利用多维装调台内的水平旋转功能配合光斑中心点位置确定方法可以对激光接收视场测试。 分析出的光斑直径即是激光接收光学系统弥散斑。

5 激光光学系统测试设备达到的技术指标

　　5.1 准直器 1 要求

　　工作波段： 1.064 μm;

　　有效口径： ≥Φ 60 mm;

　　视 场： ≤±1.5 mrad;

　　光束不平行度： ≤0.4 mrad;

　　5.2 CCD 摄像机

　　规格： 1/3″;

　　分辨率： ≥560 TVL;

　　6 关键技术

　　6.1 精密平行光管设计技术

　　激光光学系统测试设备的准直器 1 采用激光作为光源，为了获得大光斑的平行光，其光路原理[2-3]如图2 所示。

　　准直器 1 由会聚透镜、 光阑和双胶透镜组成。

　　会聚透镜的焦平面与双胶透镜的焦平面重合， 光阑位于该共同焦平面上。 为了保证激光束充满整个组合透镜， 需要保证会聚透镜的会聚角 Φ1大于组合透镜的张角 Φ2：