[发明专利]直视合成孔径激光成像雷达反射式电光扫描装置

说明书

技术领域

本发明涉及直视合成孔径激光成像雷达的激光发射系统，特别是一种置于激光光源和发射主镜之间的直视合成孔径激光成像雷达反射式电光晶体扫描装置。该装置通过两路反射式电光扫描器在交轨向进行线性的电光扫描，产生交轨向目标点横向位置的线性项相位调制，通过柱面镜在顺轨向进行相位调制，产生顺轨向目标点纵向位置为中心的二次项相位历程，最终获得的偏振正交的抛物等位线相位差波面，是用以实现雷达二维平面目标成像的关键技术。

背景技术

合成孔径激光成像雷达(以下简称为SAIL)的原理取之于射频领域的合成孔径雷达原理，是能够在远距离得到厘米量级成像分辨率的唯一的光学成像观察手段。其成像方式主要有传统利用啁啾激光测距分辨的侧视SAIL和两光束同轴相对扫描横向分辨的直视SAIL。侧视SAIL采用光学外差接收，受大气扰动、运动平台振动、目标散斑和激光雷达系统本身相位变化等影响很大，还要求拍频信号的初始相位严格同步并且需要长距离延时来控制相位的变化，在实际的应用中是很困难的。而且传统的侧视SAIL中激光发射光源频率的线性调制大都采用机械调制，其调制速度受到严重的限制。

在先技术[1]（直视合成孔径激光成像雷达原理，光学学报，Vol.32,0928002-1～8,2012）所述的直视合成孔径激光成像雷达，采用波前变换原理对目标投射两个同轴同心且偏振正交的光束并且进行自差接收，在交轨向进行空间线性相位调制，实现一维傅里叶变换聚焦成像，在顺轨向进行二次相位历程，实现共轭二次项相位匹配滤波成像。这种直视SAIL具有能够自动消除大气、运动平台、光雷达系统和散斑产生的相位变化和干扰，允许使用低质量的接收光学系统，不需要光学延时线，无需进行实时拍频信号相位同步，成像无阴影，可以使用各种具有单模和单频性质的激光器，同时采用空间光桥接器实现相位的复数解调，电子设备简单等特点。但先技术[1]所考虑的采用相对旋转偏转系统进行两光束的对向扫描并使光束以空间衍射传播的方式获得内发射光场波前的空间抛物波面相位差，系统体积庞大，而且是基于机械扫描的相对旋转偏转进行设计，其振动影响大，扫描速度扫描到机械转动惯量的影响，速度慢。

在先技术[2]（刘立人，直视合成孔径激光成像雷达分离式波面变换扫描装置，公开号:CN103344952A）和先技术[3]（刘立人，直视合成孔径激光成像雷达发射光束直接波面变换扫描器，公开号:CN103245939A）所述的直视合成孔径激光成像雷达波面变换发射装置中，仍然考虑的是采用柱面镜直接在内发射场平动扫描或者利用反射振镜机械扫描，扫描精度有限、响应速度慢，转动惯量大，不利于机载等高速搭载平台上的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述先技术在发射系统中存在的不足，提出一种置于激光光源和发射主镜之间的直视合成孔径激光成像雷达反射式电光扫描装置，该扫描装置采用反射式电光扫描，无机械扫描，扫描速度快，同时使光束在电光晶体经历的光程为晶体尺寸的两倍，这样可以增大电光扫描器对交轨向相位调制范围，同时通过柱面镜对顺轨向波面相位进行调制，就能直接在快时间轴上产生与目标交轨向位置有关的空间线性相位项调制，在慢时间轴上产生目标顺轨向的空间二次项相位历程。

本发明的技术解决方案如下：

一种置于激光光源和发射主镜之间的直视合成孔径激光成像雷达反射式电光扫描装置，其构成包括：半波片、第一偏振分束器、第二偏振分束器、第一法拉第旋光器、第一电光扫描器、第一反射镜、第一柱面镜、第三偏振分束器、第二法拉第旋光器、第二电光扫描器、第二发射镜、第二柱面镜、第四偏振分束器。所述的第一电光扫描器和第二电光扫描器由电源控制产生线性扫描，所述的第一电光扫描器和第二电光扫描器扫描的方向相反，所述的第一电光扫描器和第二电光扫描器扫描方向为交轨向，第一柱面镜和第二柱面镜的调制波面为顺轨向。上述部件的位置关系如下：