[发明专利]小口径高倍率激光发射天线

说明书

本发明涉及一种激光扩束装置或激光发射光学装置，特别是涉及一种小口径高倍率激光发射天线。

在激光应用中，为了使激光束的发散角降低，常常采用称之为激光发射望远镜的扩束系统，激光发射望远镜是一种无焦倒置使用的望远镜系统，在需要加空间滤波器的系统时，通常采用倒置开普勒望远镜形式。在要求系统结构短一些时，则需采用伽利略望远镜形式。起压窄激光发散角的作用，使目标处的激光光斑尺寸减小，如在激光测距系统中，可实现增大测程和抗目标背景干拢等目的。一般激光发射望远镜由两个光学组元构成，即发射目镜组元和发射物镜组元构成。由于测程与激光发射望远镜发射倍率M的平方成正比，所以发射倍率M越高，测距越远。当发射倍率高至几十倍或数百倍时，激光发射望远镜便会暴露出明显的不足，在入射光束口径d1一定的情况下，激光发射望远镜的发射光束口径d2随发射倍率M成正比变化，d2=Mdl，高发射倍率必然导致激光发射望远镜的发射口径增大。例如入射光束口径的d1为7mm，当激光望远镜的发射倍率为10x时，其发射口径d2为：7×10=70(mm)。而当发射倍率为100x时，发射口径d2则为：7×100=700(mm)。发射望远镜口径增大便产生光学材料选择、光学加工、光学镀膜、光学检验、光学装校等一系列困难，生产成本增高。同时，激光发射望远镜的大口径使机械结构乃至整体系统的体积增大，技术复杂化，成本昂贵化。

本发明的目的在于提供一种发射倍率高，但发射口径小的小口径高倍率激光发射天线。

本发明小口径高倍率激光发射天线包括轴向排列的三个光学组元，每个光学组元由一片或几片光学镜片组成，如双胶合透镜、双分离透镜、三胶合透镜、单双结构透镜等。光学镜片可以是透射镜片或反射镜片。每个光学组元的组成可以是透射镜片和/或反射镜片。反射镜片的优点是重量轻，但有遮光损失。其中，透射镜片是球面透射镜片、或双曲面透射镜片、椭球面透射镜片，反射镜片是抛物面反射镜片。光学镜片的材料是光学玻璃、晶体、梯度折射率材料、塑料及金属等。

本发明小口径高倍率激光发射天线的基本工作原理建立在透镜对高斯光束的变换规律及光学系统与激光器相匹配的基础上。发射角为2θ的激光束(高斯光束)经本发明天线射出，出射光束的发散角为2θ′，则发射倍率M为： M = 2 θ 2 θ ′ = θ θ ′ ]]>根据透镜对高斯光束的变换规律，天线的发射倍率M等于每一光学组元对应的扩束倍率Mi(i=1，2，3)的乘积，即：

M=M1·M2·M3按照光学系统与激光器的匹配原则，合理匹配Mi(i=1，2，3)及激光器的参数，便可使天线的发射口径不与发射倍率M成正比，从而实现高倍率小口径目的。如使M1·M2=10^x，M3=6^x，则M=60^x。由于第三光学组元距第二光学组元距离较近，因此60x天线的发射口径近似于10^x的天线发射口径，从而达到高倍率小口径目的。

本发明小口径高倍率激光发射天线的优点在于，在相同发射倍率下，光学镜片口径小，容易制造，尤其是材料成本、加工成本大大降低，且质量易保证，体积比普通激光发射望远镜小两个数量级左右，因此大大降低了天线的技术复杂程度和生产成本。激光发射天线的小型化，又导致机械结构乃至激光整机系统的小型化，低成本化和高性能化。可广泛用于激光测距，激光雷达，激光致导，激光跟踪，激光目标指示器、激光武器、激光通讯等民用、科研及军事装备系统中。

下面结合附图详细说明本发明实施例。

图1：本发明实施例1结构示意图。

图2：本发明实施例2结构示意图。

图3～图4：本发明使用反射镜时的结构示意图。

实施例1：