摘要：随着激光通信向负载能力有限应用平台的推广,激光通信系统逐渐向着轻量化和小型化的方向发展。作为激光通信系统的重要一环,扫描捕获单元的轻小型化设计成为亟待解决的问题。首先,基于旋转双光楔棱镜的扫描捕获单元摒弃常规的机械伺服转台,通过棱镜绕公共旋转轴的独立旋转实现大视场光束偏转。然后,基于非近轴光线追迹建立双光楔棱镜光束偏转模型并分析了双光楔棱镜的扫描模式,为轻小型激光通信光端机的研制提供了一定的参考。最后,基于旋转双光楔棱镜和四象限探测器复用技术提出并分析了一种轻小型激光通信光端机的设计和应用。

摘要：针对共形光学系统中因大倾斜、大偏心带来的像差校正困难以及双框架结构带来的体积大、结构不紧凑的问题，采用了由Wossermann-Wolf方程确定的固定校正透镜与Zernike旋转双光楔相结合的结构，通过两个光楔沿光轴方向相对转动实现对不同关联视场（ FOR ）像差的校正，使得系统结构更加紧凑，并且更好地校正了共形光学系统的像差。设计了焦距f=90 mm、口径D=48 mm、波长3.7~4.8μm的共形光学系统，关联视场为＆#177;42＆#176;，瞬时视场角为＆#177;2.44＆#176;，利用二元衍射元件实现光学被动消热差，结果表明，在-20~60＆#176; C内各个视场的光学传递函数在17 lp/mm处大于0.45，成像质量优良。

摘要：介绍了作为大型机载激光雷达关键部件的双光楔扫描系统的模型建立、设计实现以及实验验证。为实现双光楔扫描系统的大尺寸、宽视场和高精度指向,设计了16°楔角、320 mm直径的成对光楔,以及对应的高精度PID双轴扫描控制模块,分析了系统误差来源和误差控制方法。在45 m距离的地面测试中,通过每个3.6°转动楔镜,累计100次与真值测量比对进行检校和验证,扫描指向误差小于50μrad,通过搭载集成后的机载激光雷达飞行实验,实测扫描视场为32.03°,进一步验证了双光楔扫描系统的有效性。

摘要：双光楔扫描是具有广泛应用前景的下一代激光扫描工作体制,由于双光楔扫描具有独特的工作模式和成像特性,其成像数据受参数、环境影响较大,因而对该扫描体制激光成像系统数据的时间、空间特性进行研究具有重要的理论和实际应用价值。针对双光楔扫描机制的成像原理,对双光楔扫描激光成像过程进行三维、动态的建模并设计仿真平台变得十分关键。同时,对不同成像参数及环境条件下的成像数据进行仿真生成点云数据,分析不同场景下扫描数据的成像特性也具有特殊意义。运用仿真结果来验证三维目标检测和识别算法的性能,对双光楔扫描激光成像系统的设计和研制具有参考价值。

摘要：无线激光通信因其在码元速率、信道容量、传输距离等方面的优势而得到迅速发展和广泛应用,为了提升无线激光通信载荷对星载和机载等不同平台的适配性,激光通信载荷逐渐向着轻小型化方向发展。伺服扫描机构是激光通信过程中的重要环节,扫描捕获单元的轻小型化设计成为亟待解决的问题。基于旋转双光楔棱镜的扫描捕获单元摒弃常规的机械伺服转台,通过棱镜绕公共旋转轴的独立旋转实现大视场光束偏转。本文通过建立双光楔棱镜物理模型,基于几何光线追迹构建光束指向模型并分析旋转双光楔棱镜光束扫描模式,为激光通信载荷的轻小型化研制提供一定的参考和指导。相比于一阶近似模型,非近轴光线追迹模型对光束偏转的表征更加精准,通过优化棱镜的旋转角速度和初始角度可以实现对全视场任意轨迹形式的光束扫描覆盖。

摘要：为了减轻激光测距机的重量和优化光轴校正结构,设计采用旋转双光楔校正结构。通过建立光轴平行性偏差与旋转双光楔角度量化关系模型,推导出对应公式,并应用于某轻武器光电火控的研制实践。结果表明,该校正方法能有效减小激光测距机的体积和重量,该校正结构具有环境稳定性好、校正简便、维修性好的特点,校正精度可达0.1mrad。

摘要：在导引系统中,将双光楔结构与双模复合光学系统相结合,使复合光学系统保持不动,通过双光楔的运动来实现系统的扫描和跟踪。这种设计不仅简化了位标器的设计,也给复合光学系统的设计提供了足够空间余量,有利于导引系统的总体设计。本文提出一种基于双光楔的红外/激光双模光学系统设计方案,可用于获取目标的双模信息,分析了光学系统的基本参数,研究了采用双光楔结构对扫描视场的实现方法,并对整体光学系统进行了设计。所设计系统实现了红外和激光双波段的良好成像,满足导引系统的使用需求。

摘要：针对无人机传统外挂式光电载荷吊舱窗口尺寸大、无法满足大视场扫描需求的现状,提出了一种基于旋转双光楔的像方扫描红外大视场成像光学系统设计。该系统在传统像方扫描光学镜组基础上引入了双光楔扫描器,以增大系统的扫描视场角,解决了高速无人机目前面临的红外窗口有限且成像视场角小的问题。采用光学设计软件进行了仿真,设计后的光学系统物方视场范围为±21.665°,满足了大视场范围的工作要求。设计结果表明,在工作波段(3.7μm^4.8μm)范围内,该系统的成像质量高,中心视场调制传递函数在33 (lp/mm)空间频率下可达0.45,全视场范围内的调制传递函数>0.42@33 (lp/mm),像点能量集中度较好,接近衍射极限。与传统扫描光学系统相比,采用基于旋转双光楔的新型像方扫描成像光学系统设计,在保证各项设计指标不变的前提下,能够将光学系统的径向尺寸减少20%以上,可满足无人机在未来实现轻量化和小型化的应用需求,拥有良好的应用前景。

摘要：为解决电力线路带状区域机载雷达点云快速采集问题,设计了一种多模态机载激光雷达系统,实现了非对称扫描功能以提高点云采集效率。多模态机载激光雷达系统采用双光楔折射扫描实现了激光脉冲的100%利用,结合伺服驱动技术以实现双光楔的速度和位置精准控制,进而实现了多种扫描轨迹分布的多模态扫描功能,尤其是实现了一种区域点云倍增的非对称扫描方式,提高带状区域点云采集效率。以所设计的多模态机载激光雷达开展了飞行数据采集测试和基于点云的电力线路全自主精细化巡检测试,通过复合翼飞行平台搭载采集了电力线路稠密点云数据,实现了基于点云的无人机全自主精细化巡检作业并对点位重复度进行了评估。试验结果表明,所设计的多模态激光雷达在25 m/s的飞行条件下,往复双航线点云倍增重叠区域点云密度可达到146 pts/m^(2),相比于传统机载激光雷达的数据采集效率提升了4倍以上,基于点云的全自主精细化巡检无人机影像拍摄点位重复度可达到0.15 m,满足无人机精细化作业要求。

摘要：为提高激光搜跟器对地目标的搜索范围和成像分辨率,提出了一种机载平台下的共孔径激光搜跟器扫搜和跟踪目标的方法,并进行了光学系统的设计。激光搜跟器采用捷联的方式固定于飞行器上,提高了其稳定性;激光的出射和回波的接收,采用共孔径的R-C式反射望远系统实现,缩小了其整体尺寸,并提高了成像分辨率;扫描搜索目标采用双光楔组件实现,并提高了搜索频率和扩大了搜索视场;给出了双光楔旋转角和出射光偏转角之间的关系。设计结果表明,当系统通光孔径为φ300 mm,焦距为2100 mm时,总体尺寸为685 mm,可扫描搜索视场为±5°,成像视场为±0.08°,成像点弥散斑最大为2.417μm,系统MTF值在50 lp/mm时大于0.4,满足成像要求;当目标距离为3 km时,可搜索范围达到526 m,可实现对4 m大小目标的成像,成像分辨率为2″。