[发明专利]激光合束照射与接收系统

说明书

技术领域

本发明属于光电技术领域，主要涉及一种激光合束照射与接收系统，尤其涉及多光束多波段激光能量叠加合为一束的激光照射与多波段接收系统。

背景技术

激光照射是激光应用的一个重要领域，用激光对目标进行主动照射，提高远方目标与背景的对比度、实施对目标的激光压制(包括眩目)、激光致辐射甚至摧毁以及效果评估等，需要以能量均匀分布的最小光斑、最大功率密度(最大能量密度)的编码激光照射在目标上，接收目标反射/漫发射激光或者激光致辐射，实现探测与图像获取。

专利号：2011101695381《一种激光合束系统及一种激光合束方法》公开了一种激光合束系统，包括第一激光器、第二激光器、反射镜、合束镜，合束镜为薄膜偏振片，合束镜包括第一镜面及第二镜面，第一激光器输出光路的中心线上设置有反射镜，第一激光器输出的激光光束经反射镜反射后，入射到合束镜的第一镜面并发生镜面反射，第二激光器发出的激光光束以布儒斯特角入射到合束镜，第二激光器发出的激光光束透射过合束镜后，与经合束镜的第一镜面反射的激光光束重合为一个光束。还公开一种激光合束方法，激光合束系统可将相同型号的激光器所发射的激光光束合成，合成输出的激光光束功率为单束激光功率的2倍，可以保证激光器工作稳定的前提下，满足加工使用对高激光功率的要求。该专利合束激光的数量和功率有限。

传统的激光合束装置含有多个激光器、抛物面镜或透镜、准直透镜，抛物面镜或透镜的像方焦点与准直透镜的物方焦点重合，多个激光器发射同方向的激光束经合束抛物面镜或透镜，会聚于焦点处，经准直透镜后合成一束合束激光。这种合束装置中，由于抛物面镜或透镜是基于几何光学原理，(1)在安装时多个激光器之间的光轴平行性很难保证，造成焦平面上激光光斑能量不能集中在焦点上，即激光光斑在光轴的径向弥散；(2)多个激光器的束散角各不相同，距离抛物面镜或透镜的物距不同，导致会聚激光聚焦在焦平面附近的不同像面上，即激光光斑在光轴的纵向弥散；(3)每个激光器的模式不稳定，因而会聚激光在焦点附近的像点能量分布不稳定；(4)多个激光器各自独立的在光轴的径向分布，即抛物面镜或透镜物面上会聚激光的能量分布不均匀；(5)焦点处激光的能量密度大，易于空气击穿，引起能量损失；这些因素导致合束激光光斑能量分布不均匀和束散角过大，激光光束抖动、强度起伏，使得照射在目标上的激光能量分布不均匀和闪烁，造成传感器获得的目标图像难以识别和小目标漏测。(6)由于抛物面镜或透镜口径尺寸的局限性，因而激光器的数量受到限制，进而合束激光功率受到限制。

传统的激光照射和接收系统采用各自的光学系统，整个系统摆动扩大照射覆盖区域，摆动机构的驱动动力要求高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有激光合束照射与接收系统的不足，提供一种能够进行多光束多波段激光能量叠加合为一束的激光照射与多波段接收系统的激光合束照射与接收系统。

为解决上述技术问题，本发明提供的激光合束照射与接收系统包括若干激光光源、多维合束器、整形器、准直镜、接收探测单元、计算机系统，固定连接在一个壳体上。其特征在于：所述若干激光光源含有相同或不同波长的若干个激光光源，可以是固体激光光源、气体激光光源、半导体激光光源、带准直透镜的半导体激光bar条等；

所述多维合束器含有多面棱镜、棱镜架，所述多面棱镜是一个整块石英玻璃棱镜，也可以是胶合棱镜，对端面透射的红外激光波长选用红外光学材料，多面棱镜有一个端面和若干个反射镜面，所述若干反射镜面在多面棱镜的侧壁上分为若干级，反射镜面的级数j随着远离端面逐渐增大，第j+1级反射镜面的个数不大于第j级反射镜面的个数，每一级反射镜面的法线与端面有一个夹角α，该夹角α随着级数j逐渐增加，且夹角0＜α＜90°，每一个反射镜面上镀有对侧面入射激光的反射膜，且对端面入射激光的激光波长透射，所述端面镀有对端面入射激光的增透膜，所述每一个反射镜面有多束激光入射，所有激光经过多维合束器的反射/透射后，以小于光学纤维棒的数值孔径角会聚于所述整形器的输入面上，所述棱镜架与多面棱镜固连，用于对多面棱镜的支承；

所述整形器含有若干根光学纤维棒和镜框，光学纤维棒的方向为整形器的光轴方向，所有光学纤维棒的长度相等，且所有光学纤维棒的前端面与后端面分别对齐，镜框将所有光学纤维棒夹紧，所有光学纤维棒的输入端面构成整形器的输入面，其输出端面构成整形器的输出面，所述光学纤维棒可以是单模光纤棒，也可以是多膜光纤棒，还可以是单芯光纤棒，入射激光穿过光学纤维棒及其间隙后输出；