[发明专利]一种用于减弱猫眼效应的光学结构

说明书

本发明公开了一种用于减弱猫眼效应的光敏面倾斜光学结构，由沿光轴从左到右依次设置双凸正透镜L1，双凸正透镜L1朝向像面加有非球面，双凹负透镜L2，第一双弯月负透镜L3，第二双弯月负透镜L4，双弯月正透镜L5，双弯月正透镜L5朝向物面的面加有自由曲面，以及倾斜4.5°的像面。对系统进行激光回波模拟，发现激光探测回波明显降低，从而实现了猫眼隐身。

技术领域

本发明属于光学设备技术领域，具体涉及一种用于减弱猫眼效应的设计方法。

背景技术

随着时代和技术的发展，各类高性能的光学设备被不断的研发和应用到侦察、搜索、测量、捕获、跟踪、预警和通信等军事领域中。目前军事上常用的光学系统包括光电侦察系统、光学跟踪系统、光学搜索系统、光学制导系统、光学火控系统以及光学测距系统等。这些光学探测技术在军事上的应用，使得如何隐藏自身设备并探测发现敌方隐藏的光学武器设备成为军事对抗领域的重点。这种侦察、反侦察，隐身、反隐身，此消彼长、攻防对抗的特点也促使该研究领域吸引着大量的关注，并推进着相关技术不断更新，以及技术的应用领域不断拓广。

在侦察和搜索敌方光学设备时，前苏联、美国、法国的科研人员提出激光武器可利用光学设备的猫眼效应原理，搜索敌方目标的光学设备及光电传感器,确定其位置，并实施准确攻击。光学设备有一个可以利用的特性就是其光学窗口对入射光具有很强的按原光路反射的特性,通常比漫反射目标的回波强度高2～4个数量级，这种特性俗称“猫眼”效应。激光主动探测技术就是利用这个特性，对敌方光学设备进行有效地打击。利用猫眼效应的激光武器发展迅速，严重威胁到各类光学设备的生存空间，但是如何做到“猫眼隐身”，即激光武器无法利用猫眼效应对光学设备进行探测，光学设备无强激光回波，或者衰减到和背景一样，这类技术发展缓慢，目前的反猫眼探测主要有以下几种方式：利用磁致旋光晶体的法拉第效应，通过偏振消光原理减少猫眼效应的激光回波。采用离焦的方式来减小猫眼目标的回波功率，实现光电设备隐身。利用圆孔阵列的光强调制作用降低光电装备的猫眼效应。然而上述方法普遍存在会降低系统像质，减少系统接受的能量的问题。

发明内容

本发明是在不降低光学系统成像质量、接收能量，且不增加额外辅助装置的前提下，提出一种用于减弱猫眼效应的光学系统的设计方法，使激光主动探测设备无法利用我方光学设备的猫眼效应来进行探测，从而实现了猫眼系统的有效隐身。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于减弱猫眼效应的光学结构，光学系统的光敏面相对光学系统的光轴倾斜，光学系统的镜筒内壁涂覆光学吸收涂层。

进一步的，包括镜筒，在所述镜筒内、沿光轴依次设置双凸正透镜L1、双凹负透镜L2、第一双弯月负透镜L3、第二双弯月负透镜L4、双弯月正透镜L5和光敏面；所述光敏面倾斜的设置在镜筒内，所述镜筒内壁上涂覆光学吸收涂层。

进一步的，所述光敏面倾斜的设置在镜筒内，其与光轴的夹角为90-4.5°。

进一步的，所述双凸正透镜L1朝向光敏面加有非球面，双弯月正透镜L5朝向物面的面加有自由曲面。

进一步的，所述的双凸正透镜L1由H-BAK4制成，双凹负透镜L2由FD4制成，第一双弯月负透镜L3由ZBAF1制成，第二双弯月负透镜L4由H-LAK3制成，双弯月正透镜L5由PMMA制成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明采用光敏面倾斜的光学系统，与一般的光敏面不倾斜的光学系统相比，光敏面倾斜的光学系统激光回波能够明显减弱，激光回波能量相对于光敏面不倾斜的光学系统能够减弱50%以上，实现猫眼隐身的效果。本发明为反猫眼探测技术开创了一个先河，系统能够实现既能探测到敌方光学设备，又保证我方光学设备不会被探测。

2.本发明通过在双弯月正透镜L5引入自由曲面，能够很好地校正由于光敏面倾斜引起的Y轴上正/负视场不对称带来的像差问题。