一种轻量化激光防护装置及高能激光探测系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种轻量化激光防护装置及高能激光探测系统，以解决传统的防护方法质量较重、抗激光损伤阈值低及防护时间短的技术问题。本装置包括碳纤维的基板以及层叠镜组；层叠镜组包括呈M

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化激光防护装置及高能激光探测系统


[0001]本专利技术涉及激光防护装置，尤其涉及一种轻量化激光防护装置及高能激光探测系统。

技术介绍

[0002]在高能激光斜程大气传输试验中，会使用升空平台搭载测量设备测量远场光斑参数。众多升空平台中，旋翼无人机具有机动性高，操作灵活，试验成本低等优势，使得旋翼无人机搭载远场光斑参数测量设备成为常用试验模式。
[0003]由于大气湍流效应和高能激光系统瞄准精度的影响，远场光斑存在超出测量区域的风险。旋翼无人机机身部件多为可燃材料，抗激光损伤阈值低，一旦高能激光束打偏或者远场光斑尺寸过大，将损坏旋翼无人机，因此需要在测量设备周围进行激光防护。
[0004]传统的防护方法通常采用高热导率和高反射率的金属材料作为防护板。为满足高能激光防护要求，金属防护板需具备一定厚度，导致防护板质量较重，对无人机的载重能力要求过高。同时，在升空平台上使用时只能依靠空气对流散热，导致抗激光损伤阈值低，热累积效应制约了金属防护板的使用时长。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决传统的防护方法通常采用高热导率和高反射率的金属材料作为防护板，存在质量较重、抗激光损伤阈值低及防护时间短的技术问题，而提供一种轻量化激光防护装置及高能激光探测系统。
[0006]一种轻量化激光防护装置，其特征在于：包括基板以及设置在基板上的层叠镜组；
[0007]所述基板采用碳纤维板；
[0008]所述层叠镜组包括呈M
×
N阵列形式排布的多个高反镜，M
×
N阵列的中心位置为镜组通光孔，其余M
×
N
‑
1个位置为高反镜，其中M、N均为大于等于3的奇数；
[0009]所述第一行高反镜至第M行高反镜均由所在行两端的高反镜依次向中间、向上叠放；
[0010]所述第一列高反镜至第N列高反镜均由所在列两端的高反镜依次向中间、向上叠放；
[0011]所述各高反镜均与基板之间通过弹性高聚合物连接；
[0012]所述基板上与镜组通光孔对应的位置开设有基板通光孔；
[0013]所述高反镜的基底表面设置有高反介质膜。
[0014]进一步地，所述弹性高聚合物为硅橡胶层，硅橡胶层的两面分别与基板和各高反镜粘连。所述弹性高聚合物亦可以是其他能够在基板和高反镜之间起到支撑与连接作用的结构，例如，TPU(热塑性聚氨酯橡胶)，或者SBS(苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯嵌段共聚物)等弹性高聚合物。
[0015]进一步地，所述镜组通光孔孔径小于基板通光孔孔径，镜组通光孔边缘与基板通
光孔边缘之间的平面投影距离x＝(t1+t2+t3)tanθ，其中，t1为高反镜的厚度，t2为基板的厚度，t3为层叠镜组中位于最高位置的高反镜与基板之间的距离，θ为设定的激光入射角度。
[0016]进一步地，所述基板通光孔外壁的基板上覆有铜箔。
[0017]进一步地，M＝N＝3，或者M＝N＝5。
[0018]进一步地，所述高反镜的基底材料采用硼硅酸盐玻璃。
[0019]本专利技术还提供一种高能激光探测系统，其特殊之处在于，包括旋翼无人机升空平台、光电阵列靶斑仪以及轻量化激光防护装置；
[0020]所述光电阵列靶斑仪搭载在旋翼无人机升空平台上；
[0021]所述轻量化激光防护装置嵌套在光电阵列靶斑仪的前端。
[0022]本专利技术相比于现有技术的有益效果为：
[0023]1、本专利技术提供的一种轻量化激光防护装置，相比于传统的防护装置，反射材料采用高反镜，基板采用碳纤维板，整体减轻了防护装置的重量，同时通过在高反镜的基底表面镀高反介质膜，提高了防护装置的抗激光损伤阈值，整体具有良好的稳定性和环境适应性，解决了金属材料防护板长时间存放在空气中易氧化而导致损坏变质等问题，防护时间增长，也提高了防护装置的重复利用率。
[0024]2、本专利技术采用多个高反镜层叠设计的方式，使其防护装置可适用于各种外形尺寸的高能激光远场光斑测量设备，防护面积大，可根据试验具体需求，覆盖搭载升空平台防护区域，适用范围更广。
[0025]3、受升空平台自身的高频振动和空中气流的影响，防护装置因面积较大会产生形变，高反镜及基底结构的刚性较强，很容易因整体形变而断裂，本专利技术采用多个高反镜层叠设计的方式，以及在各高反镜均与基板之间设置弹性高聚合物，减少了形变对高反镜的影响，有效避免了高反镜变形断裂的问题，抗形变能力强。
[0026]4、本专利技术提供的一种轻量化激光防护装置，设置的高反镜可对高能激光形成定向反射，反射光线方向可控，便于试验安全总体部署，消除安全隐患。
[0027]5、本专利技术提供的一种轻量化激光防护装置，在基板与层叠镜组之间设置硅橡胶，既确保了高反镜能稳定粘连在基板上，也使得四周的形变不会直接传导至层叠镜组中间引起整体形变；同时，硅橡胶对飞行中旋翼无人机带来的高频振动起到了减震作用。
[0028]6、本专利技术提供的一种轻量化激光防护装置，镜组通光孔孔径小于基板通光孔孔径，镜组通光孔边缘与基板通光孔边缘之间的平面投影距离x＝(t1+t2+t3)tanθ，既可以保护基板在激光入射角度过大时不被激光打中，又不影响中间测量区域的测量范围。
[0029]7、本专利技术提供的一种轻量化激光防护装置，在基板通光孔外壁的基板上覆铜箔，可以在激光束入射角度过大，激光辐照至基板内沿时，对基板内沿起防护作用。
[0030]8、本专利技术提供的一种轻量化激光防护装置，高反镜的基底材料采用硼硅酸盐玻璃，其厚度可精确控制在1mm以内，从而实现一定程度的弯曲形变。
[0031]9、本专利技术提供的一种高能激光探测系统，通过轻量化激光防护装置的设置，降低了对旋翼无人机的载重能力要求；当高能激光束打偏或者远场光斑尺寸过大时，轻量化激光防护装置可以提供大面积高能激光防护，并通过层叠顺序设计可实现不规则的防护区域，避免损坏旋翼无人机。
附图说明
[0032]图1为本专利技术一种高能激光探测系统实施例的结构示意图；
[0033]图2为本专利技术一种高能激光探测系统实施例中光电阵列靶斑仪的结构示意图；
[0034]图3为本专利技术一种轻量化激光防护装置实施例的结构示意图；
[0035]图4为本专利技术一种轻量化激光防护装置实施例中层叠镜组与基板的爆炸图；
[0036]图5为本专利技术一种轻量化激光防护装置实施例中层叠镜组中各个高反镜的尺寸图；
[0037]图6为本专利技术一种轻量化激光防护装置实施例的正常状态图；
[0038]图7为本专利技术一种轻量化激光防护装置实施例的形变状态图。
[0039]具体附图标记为：
[0040]1‑
旋翼无人机升空平台；2
‑
光电阵列靶斑仪；3
‑
轻量化激光防护装置；4
‑
基板；
[0041]5‑
层叠镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻量化激光防护装置，其特征在于：包括基板(4)以及设置在基板(4)上的层叠镜组(5)；所述基板(4)采用碳纤维板；所述层叠镜组(5)包括呈M
×
N阵列形式排布的多个高反镜，M
×
N阵列的中心位置为镜组通光孔(6)，其余M
×
N
‑
1个位置为高反镜，其中M、N均为大于等于3的奇数；第一行高反镜至第M行高反镜均由所在行两端的高反镜依次向中间、向上叠放；同时，第一列高反镜至第N列高反镜均由所在列两端的高反镜依次向中间、向上叠放；所述各高反镜均与基板(4)之间通过弹性高聚合物连接；所述基板(4)上与镜组通光孔(6)对应的位置开设有基板通光孔(7)；所述高反镜的基底表面设置有高反介质膜。2.根据权利要求1所述的一种轻量化激光防护装置，其特征在于：所述弹性高聚合物为硅橡胶层，硅橡胶层的两面分别与基板(4)和各高反镜粘连。3.根据权利要求1所述的一种轻量化激光防护装置，其特征在于：所述镜组通光孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢贤忱，杨鹏翎，王大辉，张磊，武俊杰，冯刚，吴勇，方波浪，薛天旸，崔萌，王振宝，冯国斌，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
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