激光测距仪的点源透过率

　　激光测距仪是光电火控系统和各种光电侦察吊舱的关键设备。激光测距仪中的光电探测器具有较高的破坏阈值[1],采用高重频脉冲激光对激光测距仪实施距离欺骗干扰相对容易[2-3]。对激光测距仪实施距离欺骗干扰分为视场内干扰和视场外干扰,前者对干扰光功率要求较低,但由于激光测距仪的接收视场角一般只有mrad量级,在典型干扰距离上能够对其实施视场内干扰的地域范围很有限,无法防护大范围的阵地。视场外干扰可以在较大地域实施,大大延伸了阵地防护范围,但对干扰光功率提出了较高要求。本文针对典型柱形腔结构的激光测距仪,提出了视场外干扰的几种主要途径,通过研究激光测距仪的点源透过率,从理论上分析了利用杂散光对激光测距仪进行视场外干扰的可行性和对干扰光功率的相对需求,并利用Tracepro软件进行了仿真验证。

    1　激光测距仪的点源透过率

　　光学接收系统主要接收其视场内的有用光信号,但都不可避免地会受到视场外杂散光的干扰。光学接收系统抑制杂光的能力常用点源透过率表征,其定义为离轴角为θ的点光源经光学系统在像面上产生的辐射照度E(θ)与该点光源位于轴上时产生的辐射照度E0的比值[4],用P(θ)表示为

　　当激光测距仪接收到的干扰光功率大于其探测阈值并满足一定的时序条件时[5-6],即可对激光测距仪形成有效的距离欺骗干扰。

　　以图1所示的带有滤光片的典型柱形腔轴对称结构的激光接收机为例,依据干扰光入射角度由小到大的顺序,视场外干扰可以分为漫反射-镜面反射、二次漫反射和一次漫反射这3种干扰机制。

    2　理论分析

    2.1　漫反射-镜面反射

　　设激光接收机的探测器直径为Φd,滤光片直径为Φf,接收光学系统的焦距为f,则当干扰光的入射角度θ满足arctan(Φd/2f)≤θ≤arctan(ΦF/f)时,干扰激光不能直接聚焦于探测器光敏面上,而是先成像于探测器近旁的腔壁上,像点的部分漫反射光再经过滤光片的镜面反射作用于探测器,称之为漫反射-镜面反射干扰。

　　设点光源位于轴上时在探测器上产生的辐射照度为E0,光斑面积为A0,假设腔内壁为朗伯漫反射体,漫反射率为ρ,图2中以θ角入射聚焦于轴外的干扰光斑亮度为

经滤光片镜面M1反射到探测器上平均光照度为

式中:ρ′为滤光片M1镜面反射率;x为镜面M1与探测器的距离。

　　考虑到另一反射面M2的贡献,当滤光片较薄且ρ′较小时,可近似地认为点源透过率为