采用微透镜阵列作为扩束元件的四个干扰光路红外干扰模拟系统技术方案

用微透镜阵列作为扩束元件的四个干扰光路红外干扰模拟系统，属于红外半实物仿真技术领域。所述红外干扰模拟系统沿光路方向依次包括干扰光路、复合物镜（5）、微透镜阵列（14）和准直物镜（8），干扰光路发出的平行光束经复合物镜（5）入射到微透镜阵列（14），经微透镜阵列（14）会聚后经准直物镜（8）准直供导引头接收。本发明专利技术采用微透镜阵列作为扩束元件时，入射到微透镜阵列前表面的干扰光束被进一步会聚，改变了光束的传播方向，扩大了光束的发散角。此时，干扰光线能够充满准直物镜，干扰光能收集效率大幅度提高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】用微透镜阵列作为扩束元件的四个干扰光路红外干扰模拟系统，属于红外半实物仿真
。所述红外干扰模拟系统沿光路方向依次包括干扰光路、复合物镜（5）、微透镜阵列（14）和准直物镜（8），干扰光路发出的平行光束经复合物镜（5）入射到微透镜阵列（14），经微透镜阵列（14）会聚后经准直物镜（8）准直供导引头接收。本专利技术采用微透镜阵列作为扩束元件时，入射到微透镜阵列前表面的干扰光束被进一步会聚，改变了光束的传播方向，扩大了光束的发散角。此时，干扰光线能够充满准直物镜，干扰光能收集效率大幅度提高。【专利说明】采用微透镜阵列作为扩束元件的四个干扰光路红外干扰模拟系统
本专利技术属于红外半实物仿真
，涉及一种采用微透镜阵列作为扩束元件的四个干扰光路红外干扰模拟系统。
技术介绍
红外干扰模拟器能模拟出干扰目标及其背景的外形特征、光谱辐射性能、运动状态，是半实物仿真系统的重要组成部分。由于干扰弹的数目较多，且实际情况较复杂，单独一个干扰光路无法准确地模拟。多干扰光路可获得良好的模拟效果，但由于导引头口径有限，干扰光路的光线只有很少一部分能进入导引头，光能收集效率很低。网纹镜、传像光缆、毛玻璃、衍射光栅等扩束元件的应用虽能扩大光束的发散角而实现扩大干扰光束发散角并提高光能收集效率，但都存在缺陷。由于网纹镜扩束元件需采用反射式光路会导致光路变长，模拟系统体积较大。而传像光缆虽能实现扩束功能，光在光纤中多次发生全反射，光线的轨迹无法精确计算，经光纤传输后，干扰光的扩束效果存在很大的随机性，且扩束效果不均匀。常规的光散射元件有衍射光栅和毛玻璃两种，衍射光栅扩束效果不均匀且在不同位置出现衍射光强极值，而毛玻璃虽然扩束效果均匀，但能量损失非常严重。光能收集效率的提高是多光路红外干扰模拟器工程化研究中遇到的严重问题，如何对干扰光束进行合理的扩束是提高光能收集效率的核心问题。红外干扰模拟器能模拟出干扰弹及其背景的外形特征、光谱辐射性能、运动状态，是半实物仿真系统的重要组成部分。但由于干扰弹的数目比目标多，且实际情况较复杂，单独一个干扰光路无法准确地模拟。
技术实现思路
本专利技术针对双干扰光路红外干扰模拟器的光束扩束技术进行了研究，提供了一种采用微透镜阵列作为扩束元件的四个干扰光路红外干扰模拟系统，大幅度地提高了干扰路的能量收集效率。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的: 一种采用微透镜阵列作为扩束元件的四个干扰光路红外干扰模拟系统，沿光路方向依次包括干扰光路、复合物镜、微透镜阵列和准直物镜，所述干扰光路为四个，四个干扰光路均匀地排列在圆形区域内，并与圆环的水平与垂直方向上的四个边缘端点内切，四个干扰光路发出的平行光束经复合物镜入射到微透镜阵列，经微透镜阵列会聚后经准直物镜准直供导引头接收。微透镜阵列可使入射到其前表面的平行光线产生会聚效果，在微透镜的焦平面上产生与各单元微透镜中心位置相对应的光斑点阵，光斑点阵继续向前传播，形成更发散光束，从而实现扩束效果。将微透镜阵列放置在复合物镜焦平面前面并靠近焦平面，此时微透镜阵列会使焦平面前的光线进一步会聚，光线通过微透镜阵列后的发散角会变大。所以，微透镜阵列也可实现扩束功能，且具有扩束光分布均匀，阵列参数可优化设计，加工可行性高等优点，因而可获得良好的扩束效果与较高的光能收集效率。由于本专利技术中的四路干扰光路对称排列，且整个系统沿复合物镜的光轴旋转对称，以下仅以一个干扰光路为例阐述。干扰光路发出的平行光束经复合物镜会聚后经准直物镜准直供导引头接收。由于干扰光束发散角过小，干扰光线不能充满准直物镜，干扰光能收集效率。采用微透镜阵列作为扩束元件时，入射到微透镜阵列前表面的干扰光束被进一步会聚，改变了光束的传播方向，扩大了光束的发散角。此时，干扰光线能够充满准直物镜，干扰光能收集效率大幅度提闻。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术所述的红外干扰模拟系统的四个干扰光路的空间位置图。图2为未使用扩束兀件的红外干扰模拟器系统原理图。图3为使用了扩束元件的红外干扰模拟器系统原理图。图4为本专利技术所述的没有扩束元件的红外干扰模拟系统的光路图。图5为本专利技术所述的没有扩束元件的准直物镜表面的光斑分布图。图6为本专利技术所述的采用微透镜阵列扩束的干扰光路图。图7为本专利技术所述的扩束后的准直物镜表面的光斑分布图。图8为本专利技术所述的微透镜阵列经原子力显微镜测试所得的三维面形图。其中，I为第一路干扰光、2为第二路干扰光、3为第三路干扰光、4为第四路干扰光，5为复合物镜，6为平板玻璃，7为扩束元件，8为准直物镜，9为导引头，10为复合物镜的第一片透镜，11为复合物镜的第二片透镜，12为复合物镜的第三片透镜，13为未扩束系统中准直物镜前表面处的第一路干扰光的光斑图，14为扩束后系统中准直物镜前表面处的第一路干扰光的光斑图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。如图1、2、5所示，本专利技术具有四个干扰光路的红外干扰模拟系统，包括干扰光路、复合物镜5、扩束元件7和准直物镜8。红外干扰模拟系统工作波段为f 5Mm。所述干扰光路包括第一路干扰光1、第二路干扰光2、第三路干扰光3和第四路干扰光4四个干扰光路。所述复合物镜5沿光路方向依次由第一片透镜10、第二片透镜11和第三片透镜12三片透镜组成。所述第一片透镜10的口径为62.4mm,前、后表面曲率半径为144.0mm、295.1mm,厚度为16.0mm，材料为硅，与第二片透镜11相距20.3mm。所述第二片透镜11的口径为49.5mm,前、后表面曲率半径为422.7mm、201.4mm,厚度为12.1mm，材料为锗，与第三片透镜12相距111.5mm。所述第三片透镜12的口径为24.5mm,前、后表面曲率半径为48.7mm、49.5mm,厚度为11.7mm,材料为娃,与微透镜阵列7相距23.9mm。所述准直物镜8的口径为114.2mm,前、后表面曲率半径为530.0mm、-530.0mm,厚度为10.0mm，材料为硅。所述四个干扰光路的光束宽度为40mm,均勻地排列在半径为130mm的圆形区域内，并与圆环的水平与垂直方向上的四个边缘端点内切，各干扰光路光轴之间的距离90mm。四路干扰光路的末端与复合物镜5的第一片透镜10的距离为60mm。如图3所示，复合物镜5后未放置扩束元件7，仅放置平板玻璃6时，干扰光束只有很少一部分能进入到准直物镜8。且进入准直物镜的那部分光线是斜入射的，其中心光线与水平光轴的夹角为7.41°，不利于准直物镜8的接收。图4所示，从准直物镜8表面处的干扰光束光斑分布情况可以看到，进入准直物镜的光线数目占总入射的干扰光线数目的比例很少,通过计算可知,此时的干扰光能收集效率仅为7.2%。如图5所示，采用微透镜阵列作为扩束元件7，将微透镜阵列放置在第三片透镜12后24mm处，入射到微透镜阵列前表面的干扰光束被进一步会聚，改变了光束的传播方向，扩大了光束的发散角。且进入准直物镜8的那部分光线的中心光线与水平光轴的夹角接近0°，有利于导引头9的接收。如图6所示，从准直物镜8表面处的干扰光束光斑分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任智斌，马驰，金传广，刘月，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：