一种具有布拉格声光调制器的激光接收及回波装置制造方法及图纸

一种具有布拉格声光调制器的激光接收及回波装置，由３个平行放置且中心线重合的凸透镜、一个分光板、一个平面反射镜和一个布拉格声光调制器组成，询问光经透镜１接收后经透镜２变成窄光束，然后通过分光板将其分为透射光和反射光，透射光就是接收信号；反射光经平面反射镜反射后形成回波光束并经布拉格声光调制器后沿询问光的方向平行地返回。装置中还可以加入光阑和滤光片，对询问光束进行空间和频率上的滤波，以减小杂散光和背景辐射产生的噪声，从而提高应答方的探测信噪比。这种激光接收及回波装置具有光能量损耗小、结构简单、体积小等特点；同时它能够提高信噪比，增大通信和识别距离；另外，这种激光接收及回波装置由于采用了布拉格声光调制器，从而具有更好的调制效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于应用光学
，它特别涉及一种激光通信或目标识别中激光接收及回波装置。
技术介绍
激光通信是利用激光束作为载体进行通信的一种通信方式。基本的激光通信系统由发射机(询问方)、接收机(应答方)和空间大气信道组成。激光目标识别实质上是在特定条件下的一种激光通信，基本的激光目标识别系统也由发射机(询问方)、接收机(应答方)和空间大气信道组成。激光通信或激光目标识别中，询问方发出的询问光束经应答方接收天线(一般为光学透镜组成的接收装置)接收后，需将询问光束一分为二，一部分被应答方的光电信号转换和信息处理部分的探测器接收，并经应答方光电信号转换和信息处理部分的信号放大及处理电路解调出询问方的信息；另一部分将被应答方的回波装置沿原路返回作为回波光束，回波光束被调制后，“携带”上应答方的信息，射向询问方的接收透镜，经询问方的探测器和信号放大处理电路后，解调出应答方的信息，从而完成激光通信和激光目标识别任务。激光通信系统或激光目标识别系统根据其应答方式的不同，分为有源应答系统和无源应答系统两种方式。有源应答是指应答方具有自己的激光光源，利用自己的激光光源发出的光作为回波光束，回波光束经调制器调制后，“携带”应答方的信息返回询问方的接收系统，从而完成激光通信和激光目标识别任务。因为有源应答需要知道询问方的位置，就必须对询问方进行目标跟踪和瞄准，而目标的跟踪和瞄准技术难度大，实现起来困难，所以有源应答技术难度大，结构复杂，系统稳定性差，通常用得较少。无源应答是指应答方没有自己的激光光源，它不是依靠激光器作光源向询问方发射回波光束，而是用基于光学方法的回波装置将询问方的光束沿原路返回，并在原路返回的回波光束上加载应答方信息，从而完成激光通信和激光目标识别任务。无源应答不需要对询问方进行目标跟踪和瞄准，而是直接利用沿原路返回的回波光束就可确定询问方的位置，原询问光束经过回波装置就可得到沿原路返回的回波光束；同时无源应答不需要用激光器作光源，使接收机的结构简单，体积小，成本低，可靠性高。在激光通信和激光目标识别中，都需要性能优良的应答机，而无源应答接收机在一定的条件下比有源应答接收机有更大的优势，所以，无源应答接收机将广泛用于激光通信和激光目标识别技术中。而激光接收及回波装置是无源应答接收机的重要部分之一，所以激光接收及回波装置的设计有重要意义。激光接收及回波装置的两个重要问题为回波方向和回波光束的功率。在激光通信和激光目标识别技术中，要完成通信或目标识别任务，应答方(被询问方)返回的回波光束在到达询问方时必须能够被询问方的光学接收系统所接收，否则，将不能完成通信或目标识别任务。这就要求应答方的回波装置将询问光束返回时，必须沿原询问光方向而不能偏离，同时要保证回波光束的中心与询问光束的中心间的距离等于询问方的发射透镜中心与接收透镜中心之间的距离。另一个重要问题是回波光束的功率问题。即使回波光束能够被询问方的接收透镜接收，但如果回波光束的功率太低，加上长距离传输的大气损耗和背景辐射的影响，回波信号到达询问方探测器上的信噪比将会很小，这样询问方将无法完成回波信号的探测，也就无法完成激光通信或激光目标识别。因此，除了要求询问方发射高功率的询问光束外，还要求系统的每个部分都尽最大可能减小光能量的损耗。通常人们要得到与原方向平行返回的回波光束，就会想到用直角棱镜，的确用直角棱角可以得到严格平行的回波光束，但是在有些实际问题中它有一定的局限性。近年来，许多人在激光通信和激光目标识别方面进行了有益的探索。如长春理工大学的尹福昌教授所研制的一种激光接收及回波装置，如图1所示，它由5个透镜、1个直角棱镜和光调制器组成，其中，一部分询问光经透镜1、透镜2、透镜3组成的整个装置的接收部分后输入接收机的光电信号转换和信息处理部分，另一部分询问光经透镜4、透镜5和直角棱镜组成的回波装置后形成回波光束并经光调制器调制后沿原路返回(见文献 尹福昌，张锦风，“激光敌我识别”光子学报，1995.Vol.24，No.3.)。该激光接收及回波装置前方需用两个透镜作接收天线来接收询问方发射的光束，一部分最终射向应答方光电信号转换与处理部分的光电探测器，另一部分被接收后经直角棱镜产生回波光束。这种方案的不足之处是光能量损耗较大，系统结构较复杂。因为在这个系统中共需要5个凸透镜和一个直角棱镜，从能量损失的角度来看，由于发射的询问光束是一个整体光束，所以在两个接收透镜的缝隙必然有一部分光不能被接收不到而损失掉；同时5个透镜和直角棱镜对光能量也有损耗。因为询问方所发出的询问光束的功率本身就不很高，要使回波光束有足够高的功率而能被询问方的探测器接收到，并有较高的信噪比，就必须对应答机的激光接收及回波装置进行重新设计和改进。电子科技大学2005年5月23日申请的申请号为200510020924.9的专利申请中用相互垂直的分光板和高反射率的平面镜作回波装置来得到回波光束，回波光束与原询问光束平行，用拉曼奈斯声光调治器对回波光束进行调制。这种方案减小了光能量的损耗，简化了系统结构。但这种方案不能用于布拉格声光调制，因为在这个方案中若用布拉格声光调制器对回波光束进行调制，则从调制器出射的回波信号光束与原询问光束不平行。而布拉格声光调制器有许多优点，如布拉格声光调制使介质内各级衍射光相互干涉，各高级次衍射光相互抵消，只出现0级和+1级(或-1级)(视入射光的方向而定)衍射光，可使入射光能量几乎全部转移到+1级(或-1级)衍射极值上，用布拉格声光调制器对回波光束进行调制可以充分利用光束能量，得到更高的衍射效率，从而使询问方的探测器得到更高的信噪比。而拉曼奈斯衍射的级次多，光束能量分散，衍射效率低。因此，要想在激光通信和激光目标识别中得到高的调制效率，就必须用布拉格声光调制器，而要想用布拉格声光调制器就必须对回波装置部分进行重新设计和改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于布拉格声光调制的激光接收及回波装置，它具有使回波信号光束沿原路返回、光能量损失小、结构简单等特点。本专利技术述的一种具有布拉格声光调制器的激光接收及回波装置，由3个凸透镜、一个分光板、一个平面反射镜和一个布拉格声光调制器组成。三个凸透镜相互平行放置，其中心线重合在一起，且透镜2位于透镜1和透镜3之间；分光板位于透镜2和透镜3之间，其所在平面与透镜中心线夹角为任意锐角；平面反射镜置于分光板旁边，其所在平面与分光板所在平面之间的夹角为布拉格声光调制器的布拉格角，布拉格声光调制器与询问光束方向的夹角也为布拉格角的余角，这样使得回波光束经布拉格声光调制器调制后能够沿询问光束的方向平行地返回。本专利技术是一种适用于布拉格声光调制的激光回波装置，它的实质是在电子科技大学2005年5月23日申请的申请号为200510020924.9的专利申请中所述技术方案基础上，使分光板与询问光束方向的夹角为任意锐角，将分光板和高反射率平面镜间的夹角设计为布拉格角的余角，使布拉格声光调制器与询问光束方向的夹角也为布拉格角的余角。这样就能保证回波光束以布拉格角入射布拉格声光调制器，同时还能保证从布拉格声光调制器出射的“携带”着应答方信息的回波信号光束沿与原询问光束平行的方向返回询问方接收系统。这种方案的结构及工作原理如图4所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有布拉格声光调制器的激光接收及回波装置，由３个凸透镜、一个分光板（８）、一个平面反射镜（９）和一个布拉格声光调制器（７）组成，其特征是，三个凸透镜相互平行放置，其中心线重合在一起，且透镜（２）位于透镜（１）和透镜（３）之间；分光板位于透镜（２）和透镜（３）之间，其所在平面与透镜中心线呈任意锐角；平面反射镜（９）置于分光板（８）旁边，其所在平面与分光板所在平面之间的夹角为布拉格声光调制器的布拉格角，使得回波光束能够沿询问光束的方向平行地返回。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亚培，张向前，聂在平，戴基智，饶建珍，刘永智，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]