【技术实现步骤摘要】
本申请涉及高功率激光系统的，具体而言，涉及一种透射式高功率激光发射系统。
技术介绍
1、由于高能激光系统具有传输距离远、命中精度高、转向速度快、效费比高等优点，结合其易于装备到海、陆、空等多种平台的优势，成为国内外竞相研制的最有发展前途的新概念武器。高能激光系统的基本工作原理是利用高功率激光直接毁伤目标，光束控制发射系统已成为其核心部件，通常都会要求发射系统既能够将高功率激光定向发射并远场汇聚到目标上实现毁伤，又能够在一定距离范围内实现跟踪目标，然而定焦光学系统却不能够实现连续聚焦，尤其在跟踪运动目标时光斑无法达到毁伤阈值的平均功率密度，造成毁伤时间过长。因此，连续调焦高功率激光发射光学系统应用于高能激光系统，不仅在远场目标聚焦处平均功率密度更大，而且在目标快速动过程中能够保持聚焦光斑功率密度的稳定性。
2、近年来，各个研究机构对高功率激光发射系统进行了一定的研究。现有研究主要对应用于高功率激光技术的不同光学系统进行了分析和对比，当作用距离较远、要求能量集中时一般采用聚焦发射系统，聚焦发射系统可分为透射式发射系统和反射式发射系统两种结构类型。现有文献主要集中在反射式发射聚焦系统，例如，苏州大学采用主次离轴双反结构对1km处目标聚焦效果进行了仿真分析；北京理工大学采用折反式二级扩束光学系统，实现了0.5～5km范围内聚焦；中国空空导弹研究院对卡塞格林共轴变焦发射系统的参数设计及聚焦特性进行了详细的分析；合肥工业大学将卡塞格林系统与透镜组相结合，改变卡式系统与透镜组中间的距离以调焦，使激光聚焦在运动目标上。现有的反射式系
技术实现思路
1、本申请的目的在于：提供一种透射式高功率激光发射系统，解决了现有技术中存在的温度稳定性不高，系统可靠性差等问题。
2、本申请的技术方案是：提供了一种透射式高功率激光发射系统，该系统透射式高功率激光发射系统包括激光入射端和激光出射端，激光入射端与高功率光纤激光器的输出接头连接，用于接入光纤激光器发射的激光光束，激光出射端用于将激光光束会聚至目标位置；
3、所述透射式高功率激光发射系统包括激光发射镜组、发射镜筒、调焦电机和控制电路板；
4、所述激光发射镜组设置在所述发射镜筒内部，所述激光发射镜组包括激光发射目镜组和激光发射物镜组，所述激光发射目镜组位于激光入射端，所述激光发射物镜组位于激光出射端，所述激光发射目镜组的直径小于所述激光发射物镜组的直径；
5、所述激光发射目镜组包括两片凹透镜，两片凹透镜的凹面相对设置，所述激光发射目镜组用于扩展入射激光光束，以增大激光光束的发散角度，使得激光光束均匀传播至激光发射物镜组；
6、所述激光发射物镜组包括三片凸透镜透镜，三片凸透镜透镜的凸面朝向激光出射的方向，所述激光发射物镜组用于将扩展后的激光光束均匀会聚至目标位置；
7、所述调焦电机设置在所述发射镜筒外侧靠近激光发射目镜组的位置，用于调节所述激光发射目镜组的位置，以实现系统焦距调节；
8、所述控制电路板用于接收调焦输入信号，并根据调焦输入信号控制调焦电机进行调焦。
9、进一步地，激光发射目镜组沿光路方向依次包括第一激光发射目镜和第二激光发射目镜；
10、所述第一激光发射目镜物侧面为凸面，曲率半径为500.3mm，所述第一激光发射目镜像侧面为凹面，曲率半径为-77.9mm；
11、所述第二激光发射目镜物侧面为凹面，曲率半径为-88.4mm，所述第二激光发射目镜像侧面为平面。
12、进一步地，第一激光发射目镜的焦距为-202mm，所述第二激光发射目镜的焦距为-193mm；
13、所述第一激光发射目镜和所述第二激光发射目镜的间距为10mm。
14、进一步地，激光发射物镜组沿光路方向依次包括第一激光发射物镜、第二激光发射物镜和第三激光发射物镜；
15、所述第一激光发射物镜物侧面为凹面，曲率半径为-500.3mm，所述第一激光发射物镜像侧面为凸面，曲率半径为380.9mm；
16、所述第二激光发射物镜物侧面为凹面，曲率半径为-859mm，所述第一激光发射物镜像侧面为凸面，曲率半径为423.8mm；
17、所述第三激光发射物镜物侧面为平面，所述第三激光发射物镜像侧面为凸面，曲率半径为621mm。
18、进一步地，第一激光发射物镜的焦距为3292mm，所述第二激光发射物镜的焦距为1796mm，所述第三激光发射物镜的焦距为1355mm；
19、所述第一激光发射物镜和所述第二激光发射物镜的间距为8.75mm；所述第二激光发射物镜和所述第三激光发射物镜的间距为2mm。
20、进一步地，激光发射目镜组和所述激光发射物镜组之间间距的范围为470mm到471.5mm，对应的透射式高功率激光发射系统的聚焦位置的范围为2km到0.3km，其中，激光发射目镜组与激光发射物镜组的间距越大，系统的聚焦位置越近，激光发射目镜组与激光发射物镜组的间距越小系统的聚焦位置越远。
21、进一步地，调焦电机通过机械连接件与激光发射目镜组连接，用于通过机械连接件移动激光发射目镜组，改变激光发射目镜组与激光发射物镜组之间的相对位置，实现系统焦距调节；所述控制电路板设置在所述发射镜筒上，所述控制电路板与所述调焦电机电连接。
22、进一步地，激光入射端设置孔径光阑，所述孔径光阑位于激光发射目镜组的靠近光纤激光器的一侧。
23、进一步地，激光发射目镜组和所述激光发射物镜组中各个透镜采用同种高纯度熔融石英材料制成，该材料的折射率在1.45至1.46之间。
24、本申请的技术方案还提供了一种透射式高功率激光发射系统在实现目标毁伤方面的应用，该应用包括如下步骤：
25、s1：确定需要进行损伤的目标位置，令系统的激光出射端对准目标位置；
26、s2：根据目标位置的距离和预定最大光斑尺寸，确定系统聚焦位置的范围，根据聚焦位置的范围，计算能够损伤目标的系统等效焦距范围，具体包括如下步骤：
27、将目标位置作为最近聚焦位置f1，根据预定最大光斑尺寸l2和最近聚焦位置f1计算最远聚焦位置f2：
28、
29、式中，l1为系统出射激光光束的宽度，得到系统聚焦位置的范围为(f1,f2)；根据聚焦位置的范围(f1,f2)计算系统等效焦距范围，等效焦距与聚焦位置的关系式为：
30、
31、基于等效焦距与聚焦位置的关系式，得到与聚焦位置的范围(f1,f2)相对应的等效焦距范围；
32、s3：基于计算得到的焦距范围，利用调焦电机调节激光发射目镜组的位置，使系统的焦距值处于所述焦距范本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种透射式高功率激光发射系统，其特征在于，所述透射式高功率激光发射系统包括激光入射端和激光出射端，激光入射端与高功率光纤激光器的输出接头连接，用于接入光纤激光器发射的激光光束，激光出射端用于将激光光束会聚至目标位置；
2.如权利要求1所述的透射式高功率激光发射系统，其特征在于，所述激光发射目镜组(11)沿光路方向依次包括第一激光发射目镜(111)和第二激光发射目镜(112)；
3.如权利要求2所述的透射式高功率激光发射系统，其特征在于，所述第一激光发射目镜(111)的焦距为-202mm，所述第二激光发射目镜(112)的焦距为-193mm；
4.如权利要求1所述的透射式高功率激光发射系统，其特征在于，所述激光发射物镜组(12)沿光路方向依次包括第一激光发射物镜(121)、第二激光发射物镜(122)和第三激光发射物镜(123)；
5.如权利要求4所述的透射式高功率激光发射系统，其特征在于，所述第一激光发射物镜(121)的焦距为3292mm，所述第二激光发射物镜(122)的焦距为1796mm，所述第三激光发射物镜(123)的焦距为13
6.如权利要求1所述的透射式高功率激光发射系统，其特征在于，所述激光发射目镜组(11)和所述激光发射物镜组(12)之间间距的范围为470mm到471.5mm，对应的透射式高功率激光发射系统的聚焦位置的范围为2km到0.3km，其中，激光发射目镜组(11)与激光发射物镜组(12)的间距越大，系统的聚焦位置越近，激光发射目镜组(11)与激光发射物镜组(12)的间距越小系统的聚焦位置越远。
7.如权利要求1所述的透射式高功率激光发射系统，其特征在于，所述调焦电机(3)通过机械连接件与激光发射目镜组(11)连接，用于通过机械连接件移动激光发射目镜组(11)，改变激光发射目镜组(11)与激光发射物镜组(12)之间的相对位置，实现系统焦距调节；所述控制电路板(4)设置在所述发射镜筒(2)上，所述控制电路板(4)与所述调焦电机(3)电连接。
8.如权利要求1所述的透射式高功率激光发射系统，其特征在于，所述激光入射端设置孔径光阑，所述孔径光阑位于激光发射目镜组(11)的靠近光纤激光器的一侧。
9.如权利要求1所述的透射式高功率激光发射系统，其特征在于，所述激光发射目镜组(11)和所述激光发射物镜组(12)中各个透镜采用同种高纯度熔融石英材料制成，该材料的折射率在1.45至1.46之间。
10.一种如权利要求1-9之一所述的透射式高功率激光发射系统在实现目标毁伤方面的应用，其特征在于，该应用包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种透射式高功率激光发射系统，其特征在于，所述透射式高功率激光发射系统包括激光入射端和激光出射端，激光入射端与高功率光纤激光器的输出接头连接，用于接入光纤激光器发射的激光光束，激光出射端用于将激光光束会聚至目标位置；
2.如权利要求1所述的透射式高功率激光发射系统，其特征在于，所述激光发射目镜组(11)沿光路方向依次包括第一激光发射目镜(111)和第二激光发射目镜(112)；
3.如权利要求2所述的透射式高功率激光发射系统，其特征在于，所述第一激光发射目镜(111)的焦距为-202mm，所述第二激光发射目镜(112)的焦距为-193mm；
4.如权利要求1所述的透射式高功率激光发射系统，其特征在于，所述激光发射物镜组(12)沿光路方向依次包括第一激光发射物镜(121)、第二激光发射物镜(122)和第三激光发射物镜(123)；
5.如权利要求4所述的透射式高功率激光发射系统，其特征在于，所述第一激光发射物镜(121)的焦距为3292mm，所述第二激光发射物镜(122)的焦距为1796mm，所述第三激光发射物镜(123)的焦距为1355mm；
6.如权利要求1所述的透射式高功率激光发射系统，其特征在于，所述激光发射目镜组(11)和所述激光发射物镜组(12)之间...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚远，郭劼，谭红宇，车驰骋，潘德彬，
申请(专利权)人：华中光电技术研究所中国船舶集团有限公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：
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