Приемный оптический канал лазерного локатора с функцией дальномера и спектроанализатора

Аннотация

Рассмотрена возможность создания оптической схемы приемного канала лазерного локатора, работающего в широком спектральном диапазоне с высоким разрешением. В целях минимизации влияния хроматических аберраций и аберраций других типов на качество изображения выбрана модификация зеркальной системы Грегори --- схема Корша с асферическими главным, вторичным и третьим зеркалами, обеспечивающая высокие оптические показатели в широком спектральном диапазоне. Приведены расчеты конструктивных параметров и оптических характеристик. Выполнена оценка качества изображения, соответствующего поставленной задаче, --- получить размеры пятна рассеяния в плоскости изображения, близкие к дифракционному пределу. Оптимизация полученной оптической схемы позволила существенно уменьшить значения ее основных аберраций --- кривизны поля и дисторсии. Высокое качество изображения и оптические характеристики полученной оптической схемы позволяют расширить функции лазерного локатора для оценки температуры факела летательных аппаратов методом анализа стоксовой и антистоксовой компонент излучения, рассеянного от пламени, в спектральных диапазонах колебательных переходов основных углеводородов, содержащихся в авиационном топливе. Полученные значения температуры являются дополнительными параметрами идентификации объекта при его обнаружении бортовым лазерным локатором

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Аникьев А.А., Барышников Н.В., Якубовский С.В. Приемный оптический канал лазерного локатора с функцией дальномера и спектроанализатора. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2025, № 3 (152), с. 4--26. EDN: SACDSP

Литература

[1] Межерис Р.M. Лазерное дистанционное зондирование. М., Мир, 1987.

[2] Михельсон Н.Н. Оптика астрономических телескопов и методы ее расчета. М., ФИЗМАТЛИТ, 1995.

[3] Кузнецов-Фетисов И.Н., Якубовский С.В. Разработка инструментария для анализа оптических систем в области аберраций третьего порядка в программе Zemax. Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 2022, т. 66, № 4, с. 101--115. EDN: XDKVCV

[4] Слюсарев Г.Г. Методы расчета оптических систем. Л., Машиностроение, 1969.

[5] Аникьев А.А., Калинин А.В. Статистические аспекты принятия решений при распознавании цели по нескольким спектральным каналам. Контенант, 2018, т. 17, № 3, с. 37--48. EDN: PZLYRJ

[6] Аникьев А.А., Барышников Н.В., Заварзин В.И. Методы оптимизации дальности обнаружения объектов многоканальной оптико-электронной системой. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2020, № 4 (133), с. 134--152. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/0236-3933-2020-4-134-152

[7] Иноземцев А.А., Саженков А.Н., Цатиашвили В.В. и др. Разработка и применение бесконтактной технологии исследования процессов горения в камере сгорания газотурбинного двигателя. Теплофизика и аэромеханика, 2015, т. 22, № 3, с. 373--384. EDN: RWXLKZ

[8] Шмидт В. Оптическая спектроскопия для химиков и биологов. М., Техносфера, 2007.

[9] Купцов А.Х., Жижин Г.Н. Фурье-КР и Фурье-ИК спектры полимеров. М., ФИЗМАТЛИТ, 2001.

[10] Преч Э., Бюльманн Ф., Аффольтер К. Определение строения органических соединений. М., Мир, 2006.

[11] Браун Д., Флойд А., Сейнзбери М. Спектроскопия органических веществ. М., Мир, 1992.

[12] Беллами Л. Новые данные по ИК-спектрам сложных молекул. М., Мир, 1971.

[13] Агишев Р.Р. Лидарный мониторинг атмосферы. М., ФИЗМАТЛИТ, 2009.

[14] Behrendt A., Nakamura T., Tsuda T. Combined temperature lidar for measurements in the troposphere, stratosphere, and mesosphere. Appl. Opt., 2004, vol. 43, no. 14, pp. 2930--2939. DOI: https://doi.org/10.1364/AO.43.002930

[15] Behrendt A., Nakamura T., Onishi M., et al. Combined Raman lidar for the measurement of atmospheric temperature, water vapor, particle extinction coefficient, and particle backscatter coefficient. Appl. Opt., 2002, vol. 41, no. 36, pp. 7657--7666. DOI: https://doi.org/10.1364/AO.41.007657

[16] Зуев В.Е., Зуев В.В. Дистанционное оптическое зондирование атмосферы. СПб., Гидрометеоиздат, 1992.

[17] Привалов В.Е., Шеманин В.Г. Дистанционное лазерное зондирование углеводородов в атмосфере. Письма в ЖТФ, 2001, т. 27, № 21, с. 71--75. EDN: RYQFVL

[18] Ablyazov E.K., Privalov V.E., Shemanin V.G. The hydrocarbon molecules concentration remote measurement by lidar with the diode lasers. Opt. Mem. Neural Networks, 2010, vol. 19, no. 2, pp. 201--205. DOI: https://doi.org/10.3103/S1060992X10020128

[19] Федосеев В.Н., Жупанов В.Г. Проектирование оптических фильтров Фабри --- Перо для спектрального сложения лазерных пучков. Оптический журнал, 2021, т. 88, № 12, с. 3--10. DOI: https://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-12-03-10

[20] Аникьев А.А., Барышников Н.В., Калинин А.В. Погрешности измерения координат объекта сканирующим лазерным локационным каналом. Контенант, 2020, т. 19, № 5-1, с. 50--57. EDN: DNITMI

[21] Cumberland B.A., Travers J.C., Popov S.V., et al. 29 W High power CW supercontinuum source. Opt. Express, 2008, vol. 16, no. 8, pp. 5954--5962. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.16.005954