Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
В ОЭП со сканированием иногда угловое поле датчика наличия помехи «опережает» по траектории сканирования угловое поле основного канала. При входе помехи в мгновенное угловое поле датчика наличия помехи, сигнал от которой в рабочем спектральном диапазоне превышает заранее установленный пороговый уровень, основной канал отключается на время, достаточное для выхода из его поля по-
396 Глава 13. Адаптация в оптико-электронных приборах
мехи. Это время легко определить, если известны размер помехи и скорость сканирования.
Изменение структуры прибора возможно и в случае перехода к новому алгоритму обработки принятого сигнала, например, при переходе ОЭП из работы в режиме обнаружения объекта к режиму слежения за ним или измерения каких-либо его параметров.
13.6. Адаптивные оптико-электронные системы с компенсацией фазовых искажений оптического сигнала
Для борьбы с внешними помехами, и прежде всего с дрожанием, мерцанием и размытием оптических пучков и изображений, возникающих вследствие атмосферной турбулентности, термоаберраций и других факторов, приводящих к искажению фазовой структуры оптического сигнала, используют специальные методы адаптации. Эти методы предусматривают корректировку в реальном масштабе времени волнового фронта либо на выходе источника излучения (системы с адаптацией выходящей волны), либо на входе приёмной системы (системы с адаптацией принимаемой волны).
По принципу действия адаптивные системы, предназначенные для коррекции или компенсации фазовых искажений оптического сигнала, можно разделить на две большие группы, рассматриваемые ниже.
Системы с фазовым сопряжением. В этих системах излучение, создаваемое передающей оптической системой, отражается от малого участка наблюдаемого объекта, образуя волну, которая, проходя через среду распространения к приемной системе (возвращаясь обратно к приемопередающей оптико-электронной системе), претерпевает в этой среде фазовые искажения. Отклонения фазы пришедшей волны от фазы идеальной сферической волны измеряются в отдельных точках или участках входного зрачка приёмной системы с помощью датчиков волнового фронта и вводятся с обратным знаком в фазу волны, посылаемой к объекту. Схема одного из вариантов такой системы представ лена на рис. 13.2.
Излучение, создаваемое источником — лазером 1, с помощью све-тоделительных зеркал 4, направляется к удалённому объекту 12. Волну 6 на выходе из системы в начальный момент времени условно считаем плоской. После прохождения волной возмущающей среды 9 (например, турбулентной атмосферы) фазовый фронт искажается (на рис. 13.2 это условно показано штриховой линией 10). Если на поверхности объекта имеется участок с достаточно высоким коэффициентом отражения, причём размер этого участка меньше разрешения системы,
397 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
Рис. 13.2. Система с фазовым сопряжением то этот участок — «блестящая точка», создающая блик, может рассматриваться как точечный источник отраженной сферической волны 13.
Сферическая волна, проходя через возмущающую среду, искажается, и на вход приёмопередающей системы, т.е. на фазовые корректоры (фазовращатели) 5, поступает волна 7. Фазовые отклонения этой волны от идеальной могут быть измерены гетеродинным методом. На приемнике 3 происходит сравнение фаз волны 7 и опорного сигнала, являющегося частью излучения лазера, прошедшего через полупрозрачные делители 4 и отражённого от зеркала 14. В электронных блоках 2 образуются сигналы, пропорциональные фазовым искажениям отдельных участков волны 7. Эти сигналы управляют фазовыми корректорами таким образом, что выходящая волна 8 становится сопряжённой волне 7, т.е. волны 7 и S оказываются сопряжёнными по фазе. Если искажения в среде на пути волны к объекту и на обратном пути от объекта к приемопередающей системе одинаковы, т.е. например, за время распространения излучения к объекту и обратно и за время определения и ввода фазовых искажений в переотражённую волну 8 не происходит изменений в фазовой структуре среды, то прошедшая «вторично» искажающую среду волна 11 будет сферической (произойдёт взаимная компенсация отклонений фаз, внесённых корректорами, и фазовых искажений, вносимых средой). Излучение будет собираться на «блестящую точку» объекта.
Аналогичным образом работают системы с адаптацией принимаемой волны (рис. 13.3). В них часть принятого от источника оптического сигнала с искажённым после прохождения неоднородности волновым фронтом направляется после объектива 2 через светоделитель
398 Глава 13. Адаптация в оптико-электронных приборах
5 на датчик волнового фронта (приемник тракта коррекции) 8. В процессоре 9 разделяется информация о высоких порядках фазовых искажений, которая поступает на корректор локальных искажений волнового фронта 4 через его привод 7, и информация об общем наклоне фронта волн, поступающая на корректор наклона волнового фронта 1 через привод 3. В результате двойной коррекции на основном приёмнике излучения 6 формируется высококачественное изображение.
