[发明专利]一种结构紧凑的自适应激光防御系统

说明书

本发明提供了一种结构紧凑的自适应激光防御系统，包括：主镜、变形调焦次镜、倾斜镜、分束镜、哈特曼传感器、激光准直光学系统、激光器、照明系统和控制器。系统中变形调焦次镜主要有校正高阶像差和大范围离焦的功能；哈特曼传感器用于探测波前畸变，测量结果用于倾斜闭环和离焦高阶像差校正。本发明采用哈特曼传感器代替倾斜跟踪传感器探测波前像差，并配合变形调焦次镜进行校正，有效消除了大气湍流对光斑形状的影响，提高了光斑功率密度，提升了主动防御能力。相较于已有的自适应激光防御系统，本发明将调焦次镜与变形镜结合，使得光学系统结构更加紧凑，反射面更少能量损耗更小。

技术领域

本发明涉及光学仪器中光束控制技术领域，具体涉及一种结构紧凑的自适应激光防御系统。

背景技术

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操控的不载人飞机。20世纪90年代，西方国家充分认识到无人机在战争中的作用，纷纷采用各种新技术大力发展无人机。如今，无人机己经具有侦查、投弹、干扰等多种功能。随着军用和民用无人机的不断涌现，出于国民安全和国土安全需求，反无人机意识得以不断提升，各国早己开展这方面的研究工作。。但采用传统手段抗击无人机，不仅成功率低，而且还有可能对地面和人群造成附带损伤，而激光防御是比较有效的手段之一。

在激光防御系统中，主激光破坏能力与目标处光斑能量密度成正相关，在同等光功率作用条件下，光斑直径越小，激光破坏能力越强。传统激光防御系统主要通过调焦系统来控制光斑大小，以求最小光斑、最大能量密度。在某些特定情况下，激光在大气中传播会受到湍流和影响使得光斑变得弥散，使得光斑能量不集中降低了激光主动防御效果。而大气湍流产生的像差是不能通过调焦来校正的。

专利“一种近程激光防御系统”(201721280043.5)、“无人机载激光武器反无人机系统”(201811097389.0)、“激光防御系统和高空飞艇”(201710296422.1)、专利“一种基于高精度双波长强激光的要地防御系统”(201820945635.2)都采用了激光防御，但均未采用变形镜校正提高光斑功率密度。文章“自适应光学技术”(doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2006.01.002),文章“基于自适应光学技术控制光束近场场强”(doi:10.3788/HPLPB20102202.0243)采用了变形镜进行光路校正或光束控制，但本发明将变形镜应用在了激光防御系统上，且在一个次镜上实现了高阶像差校正和在范围调焦。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑的自适应激光防御系统，采用哈特曼传感器代替倾斜跟踪传感器探测波前像差，并配合变形调焦次镜进行校正，有效消除了大气湍流对光斑形状的影响，提高了光斑功率密度，提升了主动防御能力。相较于已有的自适应激光防御系统，本发明将调焦次镜与变形镜结合，使得光学系统结构更加紧凑，反射面更少能量损耗更小。

第一方面，本发明实施例提供了一种结构紧凑的自适应激光防御系统，所述系统具体包括：主镜、变形调焦次镜、倾斜镜、分束镜、哈特曼传感器、主激光发射系统、照明系统和控制器接收光依次经过主镜反射、变形调焦次镜反射、倾斜镜反射、分束镜透射至哈特曼传感器；发射激光依次经过分束镜反射、倾斜镜反射、变形调焦次镜反射、主镜反射发射出系统；

所述照明系统，发射激光照明搜索区域为哈特曼传感器提供光信号；

所述主镜为光学系统的一部分，对光束起会聚作用；

所述变形调焦次镜，为光学系统的一部分，与所述主镜组成光学接收和发射光学系统，变形调焦次镜最大可校正100mm大范围离焦和泽尼克像差三阶以上高阶像差；变形调焦次镜包括变形次镜和电动调节机构和电动平移机构；所述变形次镜为若干个单元镜面组成，在自由状态下与其他光学器件组成一个完整的光学发射和接收系统；所述电动调节机构用于调节次镜每一个单元的位置状态，组成镜面用于校正包括离焦及以上阶数的高阶像差；电动平移机构通过带动变形次镜实现最大100mm范围调焦，校正数据由所述哈特曼测得；