本发明专利技术公开了一种基于液晶空间光调制器的多目标多姿态并行跟踪系统及方法，系统包括相干光源、扩束镜、第一反射镜、快门、第二反射镜、空间光调制器、第一凸透镜、分束镜、CCD相机、第三反射镜、第二凸透镜、摄像机、工作平面和电脑；本发明专利技术利用摄像机将各个目标的实时图像传回控制电脑，利用红外触摸屏点击，通过Labview计算，运用GS算法，计算出全息图，再将全息图加载到液晶SLM中，进而产生多光束，灵活地对目标进行打击。本发明专利技术的液晶SLM操作方便、使用灵活；使用Labview控制进行自动出光打击，不需要人工调节光束，可以灵活地控制光束的数量以及位置，节约时间；利用空间光调制器SLM，能够产生多光束，同时对各个目标进行打击，提高了激光器的能量利用率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光及控制
，具体涉及一种使用SLM（液晶空间光调制器）产生多光束，用Labview进行控制，对目标进行打击的光学系统。
技术介绍
激光器的专利技术是20世纪中能与原子能、半导体、计算机相提并论的重大科技成就。自诞生到现在得到了迅速发展，激光光源的出现是人工制造光源历史上的又一次革命。自1960年第一台红宝石激光器问世以来，人们就开始进行激光与材料相互作用的研究。经过40多年的发展，为了满足不同的需要，各种激光器应运而生并被广泛应用于工业加工和医疗领域。激光波长覆盖几乎红外到极紫外波段，脉冲宽度也减小到几个光周期。激光具有亮度高、方向性强、单色性和相干性好等性能，加上激光的空间控制性和时间控制性很好，易获得超短脉冲、尺度极小的光斑。能够产生极高的能量密度和功率密度，带来超高温和超高热的烧蚀效果，足以融化世界上任何金属和非金属物质，超快激光甚至能够直接将材料等离子化，包括透明材料，因此很广泛地被应用于加工，医疗，军事等领域。与计算机数控技术相结合，使得激光更加灵活多变得服务于我们的生活。激光与物体为无接触反应，其主要特点也就是无惯性，作用时间短，传输速度快。由于光束的能量和光束的移动速度都是可以调节的。因而可以实现各种快速复杂的运动。且在产生过程中，无噪音，污染等，非常具有应用前景。现有的技术中，激光主要应用于微加工领域，且在加工过程中，没有加入对光束数量和位置的控制，数量和位置不会产生改变，灵活性差，而且运用激光器一般只使用单束光，激光器的能量利用率不到1%，加工效率低下；在激光武器方面，现有的激光武器主要运用连续激光，在大气中容易产生散射，打击范围小，且运用的主要是单束光，效率较低，在打击过程中，光束的位置不会移动，灵活性差。
技术实现思路
为了克服现有激光打击方式灵活性差的问题，本专利技术提供了一种基于液晶空间光调制器的多目标多姿态并行跟踪系统及方法。本专利技术的系统所采用的技术方案是：一种基于液晶空间光调制器的多目标多姿态并行跟踪系统及方法，其特征在于：包括相干光源、扩束镜、第一反射镜、快门、第二反射镜、空间光调制器、第一凸透镜、分束镜、CCD相机、第三反射镜、第二凸透镜、摄像机、工作平面和电脑；所述相干光源产生的激光经过所述扩束镜扩束后，通过第一反射镜反射到快门，由快门控制光的开关，再通过第二反射镜反射到所述空间光调制器上；反射光经过所述第一凸透镜聚焦，然后经过所述分束镜分束，一部分光反射后进入所述CCD相机实时监控光的质量，一部分光透射后通过所述第三反射镜，反射到所述第二凸透镜上，将多光束产生在工作平面；所述电脑分别与所述快门、空间光调制器、CCD相机、摄像机连接，用于控制所述快门、空间光调制器、CCD相机、摄像机工作。本专利技术的方法所采用的技术方式是：一种基于液晶空间光调制器的多目标多姿态并行跟踪系统及方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：利用摄像机捕捉图像，在Labview中手动点击，把目标数量以及位置加载到Labview；步骤2：利用GS算法，利用Labview计算出在不同位置产生光所需要的全息图；步骤3：将产生的全息图加载在空间光调制器上；步骤4：把相干光源发出的光以小于10°的入射角入射到空间光调制器上；步骤5：使用分束镜进行分束；步骤6：一部分光使用第二凸透镜将多光束在空间光调制器上成的像传递到工作平面；一部分光将最终的成像入射到CCD相机里，用于观测多光束的质量；步骤7：产生多光束，对目标进行打击。与现有技术相比，本专利技术方法具有以下优点：（1）液晶SLM操作方便、使用灵活；（2）本专利技术方法使用Labview控制进行自动出光打击，不需要人工调节光路，节约时间；（3）本专利技术方法利用空间光调制器SLM，能够产生多光束，同时对各个目标进行打击，提高了激光器的能量利用率；（4）本专利技术方法在打击过程中，光束的数量和位置能够改变，能够对高速移动的目标实现动态打击。进一步地，上述技术方案中步骤1能够用软件自动识别出目标的实时坐标，实现对目标的打击。附图说明图1是本专利技术实施例的空间光调制器的原理图；图2是本专利技术实施例的系统结构图；其中，1是相干光源，2是扩束镜，3是第一反射镜，4是快门，5是第二反射镜，6是空间光调制器，7是第一凸透镜，8是分束镜，9是CCD相机，10是第三反射镜，11是第二凸透镜，12是摄像机，13是工作平面，14是电脑。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术利用空间光调制器(SpatialLightModulator，SLM)的灵活性，首先通过摄像机将实时图像传回电脑，人手在红外触摸屏上点击，得出目标的数量以及坐标，通过Labview计算产生全息图，然后加载到SLM中产生多光束，把一个高能量光束分解为微焦级别的多光束，可以极大地提高超快激光的效率，能量利用率也得到了极大地提高。同时这个多光束的数量与分布可以随着目标的移动变化而变化，因而可以以高灵敏度对复数高速运动的目标进行跟踪与打击。液晶空间光调制器的原理主要是通过多个叠加的全息图，通过GS算法，实现多个衍射光栅叠加效果，产生多个叠加衍射光栅，当单束光照射SLM时，由于各个光栅的衍射角不同，使得单光束经过这些光栅后分成不同角度的多光束。通过Labview编程控制，加载不同的像平面的全息图，即可以在指定方位产生多光束，原理如图1所示。请见图2，本专利技术提供的一种基于液晶空间光调制器的多目标多姿态并行跟踪系统及方法，包括相干光源1、扩束镜2、第一反射镜3、快门4、第二反射镜5、空间光调制器6、第一凸透镜7、分束镜8、CCD相机9、第三反射镜10、第二凸透镜11、摄像机12、工作平面13和电脑14；相干光源1产生的激光经过扩束镜2扩束后，通过第一反射镜3反射到快门4，由快门4控制光的开关，再通过第二反射镜5反射到空间光调制器6上；反射光经过第一凸透镜7聚焦，然后经过分束镜8分束，一部分光反射后进入CCD相机9实时监控光的质量，一部分光透射后通过第三反射镜10，反射到第二凸透镜11上，将多光束产生在工作平面13；电脑14分别与快门4、空间光调制器6CCD相机9、摄像机12连接，用于控制快门4、空间光调制器6CCD相机9、摄像机12工作。快门4是由电脑控制光的开关，空间光调制器与CCD相机9、电脑14之间有反馈调节，保证光束的质量，摄像机12产生实时图像呈现在电脑14上，通过Labview进行处理，产生全息图，再将全息图加载到空间光调制器6上，产生多光束，对目标进行打击。本实施例的CCD相机9会将光束质量反馈到电脑14上；摄像机12会将工作平面13的实时图像传回电脑14，利用红外触摸屏，在Labview操作界面中电脑的实时图像上进行触摸，通过GS算法产生相应的全息图，进而产生多光束进行打击。本实施例属于手动打击目标，亦可通过自动打击目标，其中，摄像机12会将工作平面13的实时图像传回电脑14，在Labview软件上加载实时图像，利用图像识别软件，自动计算出全息图，即可在对应的位置产生光束打击目标。本专利技术提供的一种基于液晶空间光调制器的多目标多姿态并行跟踪系统及方法，包括以下步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于液晶空间光调制器的多目标多姿态并行跟踪系统及方法，其特征在于：包括相干光源（1）、扩束镜（2）、第一反射镜（3）、快门（4）、第二反射镜（5）、空间光调制器（6）、第一凸透镜（7）、分束镜（8）、CCD相机（9）、第三反射镜（10）、第二凸透镜（11）、摄像机（12）、工作平面（13）和电脑（14）；所述相干光源（1）产生的激光经过所述扩束镜（2）扩束后，通过第一反射镜（3）反射到快门（4），由快门（4）控制光的开关，再通过第二反射镜（5）反射到所述空间光调制器（6）上；反射光经过所述第一凸透镜（7）聚焦，然后经过所述分束镜（8）分束，一部分光反射后进入所述CCD相机（9）实时监控光的质量，一部分光透射后通过所述第三反射镜（10），反射到所述第二凸透镜（11）上，将多光束产生在工作平面（13）；所述电脑（14）分别与所述快门（4）、空间光调制器（6）、CCD相机（9）、摄像机（12）连接，用于控制所述快门（4）、空间光调制器（6）、CCD相机（9）、摄像机（12）工作。
【技术特征摘要】
1.一种基于液晶空间光调制器的多目标多姿态并行跟踪系统及方法，其特征在于：包括相干光源（1）、扩束镜（2）、第一反射镜（3）、快门（4）、第二反射镜（5）、空间光调制器（6）、第一凸透镜（7）、分束镜（8）、CCD相机（9）、第三反射镜（10）、第二凸透镜（11）、摄像机（12）、工作平面（13）和电脑（14）；所述相干光源（1）产生的激光经过所述扩束镜（2）扩束后，通过第一反射镜（3）反射到快门（4），由快门（4）控制光的开关，再通过第二反射镜（5）反射到所述空间光调制器（6）上；反射光经过所述第一凸透镜（7）聚焦，然后经过所述分束镜（8）分束，一部分光反射后进入所述CCD相机（9）实时监控光的质量，一部分光透射后通过所述第三反射镜（10），反射到所述第二凸透镜（11）上，将多光束产生在工作平面（13）；所述电脑（14）分别与所述快门（4）、空间光调制器（6）、CCD相机（9）、摄像机（12）连接，用于控制所述快门（4）、空间光调制器（6）、CCD相机（9）、摄像机（12）工作。2.根据权利要求1所述的基于液晶空间光调制器的多目标多姿态并行跟踪系统及方法，其特征在于：所述第一凸透镜（7）焦距远远大于第二凸透镜（11）。3.根据权利要求1所述的基于液晶空间光调制器的多目标多姿态并行跟踪系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟中生，张骆，汪于涛，刘顿，娄德元，杨奇彪，陈列，陶青，彼得·班尼特，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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