一种合成孔径激光成像雷达的空间相位偏置发射望远镜，即一种光学离焦和附加相位平板的望远镜在合成孔径激光成像雷达中用作光学发射天线，控制望远镜的离焦量和位相调制平板的相位函数，能够在激光发射望远镜的照明区产生附加空间相位二次项，用于改变激光照明波前，以在目标回波接收信号中产生雷达运动方向上的所需的二次项相位历程，实现雷达运动方向上的目标孔径合成成像。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及雷达，特别是一种合成孔径激光成像雷达的空间相位偏置发射望远镜，用作合成孔径激光成像雷达中的光学发射天线。在望远镜内放置相位调制平板，控制望远镜的离焦量和位相调制平板的相位函数，能够在激光望远镜的照明区产生附加空间相位二次项，用于改变激光照明波前，以在目标回波接收信号中产生雷达运动方向上的所需的二次项相位历程，实现雷达运动方向上的目标孔径合成成像。
技术介绍
合成孔径激光成像雷达的原理取之于射频领域的合成孔径雷达原理，是能够在远距离取得厘米量级分辨率的唯一的光学成像观察手段。激光发射采用光学望远镜，因为光学发射望远镜主镜的尺度大于波长3-6个数量级，其发射特性与射频发射天线有很大差别。 在合成孔径激光成像雷达运动方向上产生目标的相位二次项历程是保证雷达运动方向上的目标的孔径合成成像的必要条件。因此在望远镜发射的激光照明光斑上产生一定的空间二次项相位分布是保证在光学接收信号中产生合适的相位二次项历程的关键条件。 合成孔径激光成像首先在实验室实现验证，但是这些实验属于细小光束的近距离模拟，没有采用真实光学望远镜发射天线。在美国国防先进研究计划局支持下2006年美国雷声公司和诺格公司分别实现了机载合成孔径激光雷达试验，但是没有考虑利用光学望远镜变化发射波前的特性。请参阅 (1)M.Bashkansky，R.L.Lucke，F.Funk，L.J.Rickard，and J.Reintjes，“Two-dimensional synthetic aperture imaging in the optical domain，”Optics Letters，Vol.27，pp1983-1985(2002).(2)W.Buell，N.Marechal，J.Buck，R.Dickinson，D.Kozlowski，T.Wright，and S.Beck，“Demonstrationof synthetic aperture imaging ladar，”Proc.of SPIE，Vol.5791，pp.152-166(2005).(3)J.Ricklin，M.Dierking，S.Fuhrer，B.Schumm，and D.Tomlison，“Synthetic apertureladar for tactical imaging，”DARPA Strategic Technology Office.如何保证雷达运动方向上的目标孔径合成成像，这是实现合成孔径激光成像的具有光学特点的关键技术。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于为了保证雷达运动方向上的目标孔径合成成像，提出一种合成孔径激光成像雷达的空间相位偏置发射望远镜，通过在望远镜内放置相位调制平板，控制望远镜目镜后焦面的离焦量和位相调制平板的相位函数，能够在激光发射望远镜的照明区产生附加空间相位二次项，用于改变激光照明波前，以在目标回波接收信号中产生雷达运动方向上的所需的二次项相位历程，实现雷达运动方向上的目标孔径合成成像。 本专利技术的技术解决方案如下 一种合成孔径激光成像雷达的空间相位偏置发射望远镜，特征在于其构成包括从发射激光光束依次的望远镜入瞳、目镜、目镜后焦面、相位调制平板、物镜和望远镜出瞳，所述的望远镜目镜的焦距为f1和物镜的焦距为f2，则望远镜的放大倍数为所述的望远镜入瞳的平面位于所述的目镜的前焦面，所述的望远镜出瞳位于物镜的后焦面，目镜的后焦面和物镜的前焦面之间的距离为望远镜的离焦量 所述的物镜的前焦面上放置所述的相位调制平板，该相位调制平板的相位调制函数产生的空间相位二次项偏置的等效焦距为 式中z为合成孔径激光成像雷达到目标的距离，R为发射光束波面在距离Z上的曲率半径。 一种合成孔径激光成像雷达的空间相位偏置发射望远镜，特征在于其构成包括从发射激光光束依次的望远镜入瞳、目镜、目镜后焦面、相位调制平板、物镜和望远镜出瞳，所述的望远镜目镜的焦距为f1和物镜的焦距为f2，则望远镜的放大倍数为所述的望远镜入瞳的平面位于所述的目镜的前焦面，所述的望远镜出瞳位于物镜的后焦面，目镜的后焦面和物镜的前焦面之间的距离为望远镜的离焦量 Δl＝0， 所述的物镜的前焦面上放置所述的相位调制平板，该相位调制平板的相位调制函数产生的空间相位二次项偏置的等效焦距为 式中z为合成孔径激光成像雷达到目标的距离，R为发射光束波面在距离Z上的曲率半径。 一种合成孔径激光成像雷达的空间相位偏置发射望远镜，特征在于其构成包括从发射激光光束依次的望远镜入瞳、目镜、目镜后焦面、物镜和望远镜出瞳，所述的望远镜目镜的焦距为f1和物镜的焦距为f2，则望远镜的放大倍数为所述的望远镜入瞳的平面位于所述的目镜的前焦面，所述的望远镜出瞳位于物镜的后焦面，目镜的后焦面和物镜的前焦面之间的距离为0，在所述的望远镜出瞳连接一个4-f转像光学系统，该4-f转像光学系统的中间焦面上进行离焦和空间相位二次项偏置，中间焦面的离焦量为 空间相位二次项偏置的等效焦距应当为 式中f3为所述的4-f转像光学系统的焦距，z为合成孔径激光成像雷达到目标的距离，R为发射光束波面在距离Z上的曲率半径。 所述的望远镜出瞳位于物镜的后焦面，该望远镜出瞳是一个实的孔径光阑，或仅代表一个平面位置。 本专利技术的技术效果 本专利技术通过在望远镜内放置相位调制平板，控制望远镜目镜后焦面的离焦量和位相调制平板的相位函数，能够在激光发射望远镜的照明区产生附加空间相位二次项，用于改变激光照明波前，以在目标回波接收信号中产生雷达运动方向上的所需的二次项相位历程，实现雷达运动方向上的目标孔径合成成像。 附图说明 图1是本专利技术合成孔径激光成像雷达的空间相位偏置发射望远镜一个实施例的系统示意图。 具体实施例方式 下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。 先请参阅图1，图1是本专利技术合成孔径激光成像雷达的空间相位偏置发射望远镜一个实施例的系统示意图。由图可见，本专利技术合成孔径激光成像雷达的空间相位偏置发射望远镜，其构成包括从发射激光光束1依次的望远镜入瞳2、目镜3、目镜后焦面4、相位调制平板5、物镜6和望远镜出瞳7，所述的望远镜目镜3的焦距为f1和物镜6的焦距为f2，则望远镜的放大倍数为所述的望远镜入瞳2的平面位于所述的目镜3的前焦面，所述的望远镜出瞳7位于物镜6的后焦面，目镜3的后焦面4和物镜6的前焦面之间的距离为望远镜的离焦量 所述的物镜6的前焦面上放置所述的相位调制平板5，该相位调制平板5的相位调制函数产生的空间相位二次项偏置的等效焦距为 式中z为合成孔径激光成像雷达到目标的距离，R为发射光束波面在距离Z上的曲率半径。 本专利技术的基本原理分析如下 本专利技术的合成孔径激光成像雷达的空间相位偏置发射望远镜的结构包括，从发射激光光束1开始依次是望远镜入瞳2、目镜3、目镜后焦面4、相位调制平板5、物镜6和望远镜出瞳7。 设望远镜目镜3的焦距为f1和物镜6的焦距为f2，则望远镜的放大倍数为望远镜入瞳2的平面位于目镜3的前焦面，可以是一个实的孔径光阑，也可以没有光阑而代表一个平面位置。望远镜出瞳7位于物镜6的后焦面，可以是本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种合成孔径激光成像雷达的空间相位偏置发射望远镜，特征在于其构成包括从发射激光光束（１）依次的望远镜入瞳（２）、目镜（３）、目镜后焦面（４）、相位调制平板（５）、物镜（６）和望远镜出瞳（７），所述的望远镜目镜（３）的焦距为ｆ↓［１］和物镜（６）的焦距为ｆ↓［２］，所述的望远镜入瞳（２）的平面位于所述的目镜（３）的前焦面，所述的望远镜出瞳（７）位于物镜（６）的后焦面，目镜（３）的后焦面（４）和物镜（６）的前焦面之间的距离为望远镜的离焦量：Δｌ＝－ｆ↓［２］↑［２］／ｚ＋ Ｒ，所述的物镜（６）的前焦面上放置所述的相位调制平板（５），该相位调制平板（５）的相位调制函数产生的空间相位二次项偏置的等效焦距为：Ｆ＝ｆ↓［２］↑［２］／２ｚ，式中：ｚ为合成孔径激光成像雷达到目标的距离，Ｒ为发射光 束波面在距离Ｚ上的曲率半径。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘立人，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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