基于激光信号频率扫描的波束扫描方法技术

本发明专利技术提供了一种基于激光信号频率扫描的衍射光学系统波束扫描方法，包括：通过用于聚焦的衍射器件在衍射光学系统中的衍射主镜不同位置处引入不同的光程差，补偿衍射主镜不同位置到焦点的光程差中的非线性分量，对激光信号进行聚焦；通过用于波束扫描的衍射器件在空间引入线性光程差，使得激光信号对应的波束指向角随激光信号频率的变化而变化，实现波束扫描。该方法通过激光信号频率扫描实现波束扫描，可替代传统的波束机械扫描，特别适用于口径较大不便于机械扫描的光学系统。实现该方法的系统中，衍射主镜可以是结构参数确定的曲面形状，其轻薄的特点可以满足光学系统共形布设要求，特别适用于对气动要求较高的工作平台。

【技术实现步骤摘要】
基于激光信号频率扫描的波束扫描方法
本专利技术涉及激光雷达领域，尤其涉及一种基于激光信号频率扫描的衍射光学系统波束扫描方法。
技术介绍
衍射光学系统可用于激光雷达，通过衍射器件(如菲涅尔透镜阵列和二元光学器件)引入较大的移相量实现波前控制，以减小焦距并实现系统的轻量化(刘丽萍,王骐,李绮.用二元光学器件简化相干激光雷达天线系统的光学设计[J].中国激光,2002,29(s1):251-253；王若秋,张志宇,薛栋林,张学军.用于空间望远镜的大口径高衍射效率薄膜菲涅尔衍射元件[J].红外与激光工程,2017,46(9):0920001)。激光雷达对远距离目标进行成像时，为保证成像信噪比，接收望远镜口径应较大，为实现轻量化，可通过膜基衍射光学系统来形成较大的接收口径(焦建超,苏云,王保华,等.地球静止轨道膜基衍射光学成像系统的发展与应用[J].国际太空,2016(6):49-55.)，在口径较大情况下，通过机械扫描实现接收波束扫描存在较大困难，目前尚没有有效的解决方案。频扫天线在微波雷达中广泛应用(宋小弟，汪伟，金谋平.一种新型X波段频扫天线阵的设计与实现[J].雷达科学与技术,2015本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光信号频率扫描的波束扫描方法，其特征在于，包括：S1，通过用于聚焦的衍射器件在衍射光学系统中的衍射主镜不同位置处引入不同的光程差，补偿所述衍射主镜不同位置到焦点的光程差中的非线性分量，对所述激光信号进行聚焦；S2，通过用于波束扫描的衍射器件在空间引入线性光程差，使得所述激光信号对应的波束指向角随所述激光信号频率的变化而变化，实现波束扫描。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光信号频率扫描的波束扫描方法，其特征在于，包括：S1，通过用于聚焦的衍射器件在衍射光学系统中的衍射主镜不同位置处引入不同的光程差，补偿所述衍射主镜不同位置到焦点的光程差中的非线性分量，对所述激光信号进行聚焦；S2，通过用于波束扫描的衍射器件在空间引入线性光程差，使得所述激光信号对应的波束指向角随所述激光信号频率的变化而变化，实现波束扫描。2.根据权利要求1所述的基于激光信号频率扫描的波束扫描方法，其特征在于，当焦点位于衍射主镜轴线上时，通过用于聚焦的衍射器件在空间引入的光程差满足：其中，f为所述衍射光学系统的焦距，y为所述聚焦的衍射器件到所述衍射主镜中心的距离。3.根据权利要求1所述的基于激光信号频率扫描的波束扫描方法，其特征在于，通过用于波束扫描的衍射器件在空间引入的线性光程差满足：其中，L为所述线性光程差，d为相邻衍射器件之间的间隔，θi为波长为λi的激光信号对应的波速指向角，m为非负整数。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李道京，胡烜，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11