Вопросы для самопроверки

1. Характеристика радиооптических систем

2. Классификация радиооптических систем

3. Структурные схемы основных радиооптических систем

4. Система с открытым каналом

5. Компоненты радиооптической системы с открытым каналом

6. Передающие оптические модули

7. Передающие оптические антенны

8. Типы источников излучения

9. Светоизлучающие диоды

10. Лазерные диоды

11. Типы лазеров

12. Приемный оптический модуль

13. Приемные антенны

14. Компоненты приемного модуля

7. Лазерные локационные системы

7.1. Схема лазерной локационной системы

Атмосферные РОС в диапазонах инфракрасного и оптического излучения аналогичны по особенностям своего применения системам РТС ближнего действия из-за большого молекулярного поглощения и гидрометеорного ослабления излучения в атмосфере. При наличии облачности или туманов дальность действия этих систем может достигать лишь нескольких десятков метров. Однако, в условиях чистой и прозрачной атмосферы возможен приём сигналов на больших расстояниях, например, прием сигналов, рассеянных неоднородностями стратосферы, возможен на расстоянии 50–70 км. Атмосферные РОС используются в основном для связи и локации объектов. Структурная схема такой РОС была приведена на рис.7.1.

Оптической локацией называется область техники, занимающаяся обнаружением объектов, определением координат объектов и их распознаванием. При использовании лазеров точность определения угловых координат составляет 1΄, а разрешающая способность в несколько сантиметров. Методы обнаружения объектов и определение их координат принципиально подобны тем, что применяются в радиолокации. Однако, лазерное излучение позволяет использовать физические явления, отличные от тех, которые используются для построения нелазерных оптических систем и РЛС.

Так, монохроматичность излучения позволяет обнаружить малоконтрастные для обычных оптических приборов цели, имеющие одинаковую с фоном окраску, но отличающиеся от фона шероховатостью поверхности. Используя ультрафиолетовую область спектра, можно обнаружить и распознать цели, люминесцирующие под действием мощного лазерного излучения.

Лазерные локационные системы применяются для стыковки космических кораблей, для дистанционного зондирования атмосферы, стратосферы и морской поверхности. В частности, использование лазеров с длинами волн 0,47…0,55 мкм позволяет строить бортовые системы для поиска подводных объектов. Обнаруживаются объекты диаметром 10 м на глубине 120 м с высоты 1,5 км при скорости 150 км/ч (с вертолёта). Сигнал, отражённый от поверхности воды, значительно сильнее сигнала от подводного объекта, однако он деполяризован в отличие от сигнала от объекта, поэтому для выделения полезного сигнала используется поляризационный фильтр.

Широко используются лазеры для управления оружием. Созданы лазерные целеуказатели, например, на вертолётах для управления ПТУРСами. Используются лазеры с λ = 1,06 мкм и λ = 1,63 мкм. Во многих случаях РОС и РТС применяются в комплексе.

На рис.7.1 приведена функциональная схема лазерной локационной системы, работающей на волне 10,6 мкм. Схема используется для обнаружения и распознавания объектов в дневное и ночное время.

Лазер 1 мощностью 1 Вт создаёт излучение в непрерывном или импульсном режимах. Для реализации импульсного режима применяют модуляцию добротности резонатора лазера, с помо- щью встроенного в резонатор модулятора. Модуляция добротности производится с частотой 30 кГц. Для передачи и приёма излучения используется один и тот же телескоп 3. Отражённое от цели излучение детектируется в гетеродинном режиме (4– источник гетеродинного излучения) фотодетектором 5. Регистрация сигнала производится и визуально и на магнитном накопителе для последующей обработки на ЭВМ. Информация об изменении амплитуды сигнала в процессе сканирования используется для формирования изображения объекта, время задержки позволяет определять дальность и формировать трёхмерное изображение.

В лазерной локации применяют в основном те же методы измерения радиальной скорости цели, что и в радиолокации, но точность их выше. Основными методами измерения радиальной скорости (V_r) цели в лазерной локации являются следующие:

–доплеровский, основанный на определении доплеровского сдвига F_д несущей (или поднесущей) частоты отражённого оптического сигнала;

– метод, основанный на дифференцировании дальности до цели r(t ) т.е.

(7.1)

Рис.7.1. 1- лазер, 2 – рассеивающая линза, 3 – телескоп, 4 – источник гетеродинного излучения, 5 – фотодетектор, 6 – усилитель, 7-демодулятор, 8- регистрирующее устройство

Согласно этому методу производятся отсчёты значений r в два момента времени – t₁ и t₂: r₁= r(t₁), r₂= r(t₂), и вычисляется скорость

, (7.2)

где .