專利名稱：合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及合成孔徑激光成像雷達(dá)，是一種合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形 光楔陣列望遠(yuǎn)鏡天線，用作光學(xué)接收和發(fā)射天線，可以產(chǎn)生大寬度的掃描條帶和方 位向高分辨率的成像。
背景技術(shù)：
合成孔徑激光成像雷達(dá)(SAIL)的原理取之于射頻領(lǐng)域的合成孔徑雷達(dá)原理， 是能夠在遠(yuǎn)距離得到厘米量級分辨率的唯一的光學(xué)成像觀察手段。由發(fā)射激光發(fā)散 度和外差接收方向性所決定的在目標(biāo)面上的光學(xué)足趾尺度為望遠(yuǎn)鏡物鏡的光學(xué)衍射 極限，由于光頻波長很小一般為微米數(shù)量級左右，光學(xué)足趾比較窄小，這是合成孔徑 激光成像雷達(dá)的固有問題。美國有人提出了一種改進(jìn)方案(參考文獻(xiàn)l)，使用小口 徑激光發(fā)射系統(tǒng)產(chǎn)生大的目標(biāo)照明區(qū)域，同時采用多孔徑多探測器的小孔徑多通道 光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大面積回波信號接收，從而實(shí)現(xiàn)大寬度掃描條帶，但是這種方法工程 上幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。下面是現(xiàn)有的有關(guān)合成孔徑激光成像雷達(dá)的參考文獻(xiàn)
(1) R. L. Lucke, M. Bashkansky, J. Reintjes， and F. Funk, "Synthetic aperture ladar (SAL): fundamental theory, design equations for a satellite system, and laboratory demonstration," NRL/FR/7218—02-10,051, Naval Research Laboratory, Dec. 26, 2002.
(2) W. Buell， N. Marechal, J. Buck, R. Dickinson, D. Kozlowski， T.Wright, and S. Beck, "Demonstration of synthetic aperture imaging ladar," iVoc. < / iSP/E", Vol. 5791, pp. 152-166 (2005).
(3) J. Ricklin, M. Dierking， S. Fuhrer, B. Schumm， and D. Tomlison, "Synthetic aperture ladar for tactical imaging," DARPA Strategic Technology Office.
(4) 劉立人，合成孔徑激光成像雷達(dá)(I):離焦和相位偏置望遠(yuǎn)鏡接收天線[J]，光學(xué) 學(xué)報，2008， 28(5): 997-1000.
(5) 劉立人，合成孔徑激光成像雷達(dá)(II):空間相位偏置發(fā)射望遠(yuǎn)鏡[J]，光學(xué)學(xué)報，2008， 28(6): 1197-1200.
(6)劉立人，合成孔徑激光成像雷達(dá)(III):雙向環(huán)路發(fā)射接收望遠(yuǎn)鏡[J]，光學(xué)學(xué)報，
2008， 28(7): 1405-1410. 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡 天線。矩形孔徑望遠(yuǎn)鏡用作光學(xué)接收和發(fā)射天線能夠產(chǎn)生符合合成孔徑激光成像雷 達(dá)掃描方式的矩形光學(xué)足趾，能夠得到均勻的方位向成像分辨率，特別是可以分別 控制激光雷達(dá)光學(xué)足趾在方位向及其垂直方向上的尺度，從而控制光學(xué)足趾尺度和 成像分辨率。矩形光楔陣列排列的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡天線，能夠以合理的方式排布各個子 孔徑產(chǎn)生的光學(xué)足趾得到大寬度的掃描條帶。因此合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光 楔陣列望遠(yuǎn)鏡天線用作光學(xué)接收和發(fā)射天線，可以產(chǎn)生大寬度的掃描條帶和方位向 高分辨率的成像。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下
一種合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡天線，其特點(diǎn)是所述的矩 形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)成包括矩形光楔陣列、物鏡、目鏡、分光鏡、矩形孔徑光電 探測器陣列、矩形孔徑激光發(fā)射器陣列和反射鏡，所述的矩形光楔陣列、物鏡、目 鏡、分光鏡、矩形孔徑激光發(fā)射器陣列依次地位于一條光路上，所述的矩形光楔陣 列位于所述的物鏡的前焦面，所述的矩形孔徑光電探測器陣列位于所述的目鏡的后 焦面，所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列位于所述的目鏡的后焦面，所述的矩形孔徑 光電探測器陣列和所述的反射鏡分別位于所述的分光鏡的兩面的反射光路上，所述 的物鏡的焦距為力，所述的目鏡的焦距為/2，所述的物鏡和所述的目鏡之間的距離
為/, + /2，該望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)為M-，，所述的分光鏡對來自所述的矩形孔徑激
光發(fā)射器陣列的光束、來自物鏡的光束和進(jìn)入所述的矩形孔徑光電探測器陣列的光 束進(jìn)行分束組合。
所述的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡作為接收光學(xué)天線時，所述的矩形光楔陣列和物鏡 面對目標(biāo)，所述的矩形光楔陣列為接收望遠(yuǎn)鏡入瞳，所述的分光鏡把回波光束反射 到所述的矩形孔徑光電探測器陣列，所述的矩形光楔陣列上的各單元矩形光楔和所 述的矩形孔徑光電探測器陣列上的單元矩形探測器一一對應(yīng)成像所述的矩形光楔陣列中的各個單元矩形光楔的邊長分別為《，《，單元矩形光楔之間的周期為^，滿 足條件i^2/"所述的矩形孔徑光電探測器陣列上的單元矩形探測器的尺度為
滿足^^^二M。
所述的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡作為發(fā)射光學(xué)天線時，所述的矩形孔徑激光發(fā)射器 陣列通過所述的矩形光楔陣列將激光發(fā)射出去，所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列上
的單元矩形光源與所述的矩形光楔陣列上各單元矩形光楔一一對應(yīng)成像所述的矩 形光楔陣列中的各個單元矩形光楔的邊長分別為/,，/y，單元矩形光楔之間的周期為
丄"滿足條件^^/"所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列上的單元矩形光源的尺度為
滿足^ = ^ =似；所述的分光鏡把所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列的部 《,r ,y>(
分光強(qiáng)反射到所述的反射鏡，返回再通過所述的分光鏡到達(dá)所述的矩形孔徑光電探 測器陣列，作為光學(xué)外差接收的本機(jī)振蕩光源陣列，這時所述的矩形孔徑激光發(fā)射 器陣列的各個單元矩形光源與所述的矩形孔徑光電探測器陣列上的單元矩形探測器
一一對應(yīng)所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列上的單元矩形光源的尺度/,,,，/,,分別與 所述的矩形孔徑光電探測器陣列上的單元矩形探測器的尺度/^,/^相等。
所述的矩形光楔陣列由2尺+ l個單元矩形光楔構(gòu)成，其中K=0、 ±1、 ±2、 ±3、……±K， K=0的單元矩形光楔為平板光楔，第K塊單元矩形光楔的頂角為基 本頂角的K倍，所述的單元矩形光楔的邊長分別為/,，/"單元矩形光楔之間的周期
，2
為Z,，基本頂角為^ =尸_^_，所述的/,由物面照明寬度^ = 7決定，/,由 掃描條帶寬度^^ =，決定，并且掃描條帶寬度^^ =，與分辨率直徑 & = ^之比的取值范圍一般為102 103，物面照明的重疊距離寬度為
a/ = (cs:-1)p + i)^，式中d為本實(shí)用新型望遠(yuǎn)鏡的直徑，iv是表達(dá)最終的
《
方位向相位二次項(xiàng)歷程的等效曲率半徑厶和目標(biāo)距離z之間關(guān)系的常數(shù)，P為重疊 因子，K為孔徑數(shù)，；i為波長，n為玻璃矩形光楔的折射率，所述的矩形光楔陣列(l)的單元矩形光楔排列順序任意。
所述的矩形光楔陣列由《二0、 ±1、 ±2、 ±3、……、+ (K-2)、 + (K—l)、 + k的不對稱的多個單元矩形光楔構(gòu)成。
所述的矩形光楔陣列直接放在所述的物鏡前面，但同時在所述的物鏡后焦面上 放置場鏡，補(bǔ)償由于所述的矩形光楔陣列離開所述的物鏡的前焦面的距離而產(chǎn)生的 附加相位二次項(xiàng)。
所述的矩形光楔陣列的單元矩形光楔的橫截面為具有倒角的直角三角形、梯形、 或正三角形。
所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列各個單元矩形光源是相干陣列激光光源，或非 相干陣列激光光源。
所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列各個單元矩形光源發(fā)射的激光是平面波，或橢 圓高斯光束。
本實(shí)用新型的技術(shù)效果
釆用本實(shí)用新型的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡天線作為合成孔徑激光成像雷達(dá)的天
線，具有如下特點(diǎn)
(1) 單個矩形孔徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡用作合成孔徑激光成像雷達(dá)中的光學(xué)接收和發(fā) 射天線可以產(chǎn)生矩形光學(xué)足趾，任何目標(biāo)點(diǎn)都經(jīng)歷相等的掃描路徑，因此本實(shí)用新型 的矩形孔徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡是符合合成孔徑激光成像雷達(dá)掃描方式的。
(2) 矩形孔徑天線的發(fā)射光束發(fā)散度和光學(xué)外差接收方向性函數(shù)都是方位向及 其垂直方向上的分離變量函數(shù)，可以設(shè)計最佳的矩形孔徑的兩個邊長的尺度分別控 制激光雷達(dá)光學(xué)足趾在方位向及其垂直方向上的尺度，得到大掃描寬度和方位向高 分辨率。
(3) 矩形光楔陣列排列的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡天線，能夠以合理的方式排布各個子孔徑，
產(chǎn)生的光學(xué)足趾得到大寬度的掃描條帶。因此合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光楔陣 列望遠(yuǎn)鏡天線用作光學(xué)接收和發(fā)射天線，可以產(chǎn)生大寬度的掃描條帶和方位向高分 辨率的成像。


圖l是本實(shí)用新型合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形孔徑望遠(yuǎn)鏡天線的系統(tǒng)示意圖。
8具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明
先請參閱圖l，圖l是本實(shí)用新型合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡 天線的系統(tǒng)示意圖。圖l也是本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的系統(tǒng)示意圖。由圖可見，本 實(shí)用新型合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡天線的構(gòu)成依次是矩形光楔
陣列l(wèi)、物鏡2、目鏡3、分光鏡4、矩形孔徑光電探測器陣列5、矩形孔徑激光發(fā)射器 陣列6和反射鏡7，
所述的矩形光楔陣列1位于所述的物鏡2的前焦面，所述的矩形孔徑光電探測器 陣列5位于所述的目鏡的后焦面，所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列6位于所述的目鏡 的后焦面，所述的分光鏡4位于所述的目鏡3的后面，所述的分光鏡4位于矩形孔徑光 電探測器陣列5的前面，所述的分光鏡4位于矩形孔徑激光發(fā)射器陣列6的前面，所述 的物鏡2的焦距為/i，所述的目鏡3的焦距為/2，所述的物鏡2和所述的目鏡3之間的
距離為y;+Z2，該望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)為M:，。該實(shí)施例的矩形光楔陣列i的單元
矩形光楔排列順序是以K-O的平板光楔為基準(zhǔn)，分上下按K遞增順序排列，向上K〉1 正方向依次增加光楔角度，向下K〈1反方向依次增加光楔角度排列的。
望遠(yuǎn)鏡作為接收光學(xué)天線時，所述的矩形光楔陣列1和物鏡2面對目標(biāo)，所述 的矩形光楔陣列1為接收望遠(yuǎn)鏡入瞳，所述的分光鏡4把回波光束反射到所述的矩 形孔徑光電探測器陣列5，所述的矩形光楔陣列1上的單元矩形光楔和所述的矩形 孔徑光電探測器陣列5上的單元矩形探測器一一對應(yīng)成像。
望遠(yuǎn)鏡作為發(fā)射光學(xué)天線時，所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列6所發(fā)出的激光 通過所述的矩形光楔陣列1發(fā)射出去，所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列6上的單元 矩形激光源與所述的矩形光楔陣列1上單元矩形光楔一一對應(yīng)成像，所述的分光鏡 4把所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列6的部分光強(qiáng)反射到所述的反射鏡7，返回再通 過所述的分光鏡4到達(dá)所述的矩形孔徑光電探測器陣列5，作為光學(xué)外差接收的本 機(jī)振蕩光源陣列，這時所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列6的單元矩形激光源與所述 的矩形孔徑光電探測器陣列5上的單元矩形探測器一一對應(yīng)。
事實(shí)上，望遠(yuǎn)鏡作為接收光學(xué)天線時需要進(jìn)行空間二次項(xiàng)相位的補(bǔ)償(參考文 獻(xiàn)4)，望遠(yuǎn)鏡作為發(fā)射光學(xué)天線時可以進(jìn)行控制以產(chǎn)生合適的相位二次項(xiàng)歷程(參 考文獻(xiàn)5)，而望遠(yuǎn)鏡同時作為接收天線和發(fā)射天線時需要采用雙向環(huán)路結(jié)構(gòu)分別實(shí)施相位補(bǔ)償和偏置(參考文獻(xiàn)6)。本實(shí)用新型設(shè)定的望遠(yuǎn)鏡可以符合上述的使用條 件。因此，最終的方位向相位二次項(xiàng)歷程的等效曲率半徑力可以表達(dá)為
1111 1 丄 1 1
=—+ 一 + ■
力 ,x y^必
其中,為回波接收時產(chǎn)生的相位歷程分量的曲率半徑，,為發(fā)射光束產(chǎn)生的相位 歷程分量的曲率半徑，/^是發(fā)射望遠(yuǎn)鏡空間相位偏置產(chǎn)生的附加相位歷程分量的 曲率半徑。例如在夫瑯和費(fèi)衍射區(qū)域并且不考慮附加偏置時有//(=/, =z (參考文 獻(xiàn)5)。為了簡便起見，采用常數(shù)W來表達(dá)/力和Z之間的關(guān)系
iV =——=—+ — + ■
/} , /a必 方位向成像分辨率一般可以采用如下公式進(jìn)行估計
其中"為光學(xué)天線直徑。
下面以本實(shí)施例為例對本實(shí)用新型作詳細(xì)分析說明
令目標(biāo)點(diǎn)到激光雷達(dá)的方向?yàn)閦方向，天線中心沿雷達(dá)運(yùn)動方位方向?yàn)閄方向，
其垂直方向?yàn)閥方向，因此全局坐標(biāo)系為O,;;，z)。矩形光楔陣列1中的各個單元矩
形光楔的邊長分別為/p《，邊長之比定義為&=玍，光楔之間的周期為^，因此第
*個光楔的中心位置在(1 = 0,少=^^),其中必須滿足條件、第A:個光楔的局 域坐標(biāo)系設(shè)定為(x^h，q)，滿足坐標(biāo)系變換關(guān)系(^ =x，h =少-^^，& =z)，因此 其坐標(biāo)原點(diǎn)在(;c:0^^^、,z-0)。矩形孔徑激光發(fā)射器陣列6上的單元矩形光源
的尺度為^,/w，則必須滿足—=^~ = M。矩形孔徑光電探測器陣列5上的單元
《，f ，'
矩形探測器的尺度為，則必須滿足—=^ = M 。
望遠(yuǎn)鏡作為發(fā)射光學(xué)天線的功能可以簡述如下
望遠(yuǎn)鏡作為發(fā)射光學(xué)天線時，在矩形光楔陣列1的輸出面上的第A個矩形孔徑 光楔光源產(chǎn)生的歸一化發(fā)射激光的光場可表達(dá)為
10<formula>formula see original document page 11</formula>
其中W為光楔玻璃的折射率，A 為單元矩形光楔的基本頂角，/l為激光波長。該 發(fā)射場強(qiáng)產(chǎn)生發(fā)射光束的發(fā)散度方向性函數(shù)為
義
、廣 廣/
々 義
sine
少,*
其中《》和^^分別為第A:個局域坐標(biāo)系A(chǔ)方向和h方向上的方向角，*表示巻 積積分。
望遠(yuǎn)鏡作為接收光學(xué)天線的功能可以簡述如下
望遠(yuǎn)鏡作為接收光學(xué)天線時，在矩形光楔陣列1的第A個單元矩形光楔的接收 孔徑函數(shù)為
、"
exp
27t
人 f 、、
乂《乂乂
該孔徑函數(shù)產(chǎn)生光學(xué)外差接收方向性方向性函數(shù)為
〃
、廣
丄《
八
-《
—("-1)，
定義光學(xué)足趾為在目標(biāo)面上發(fā)射光斑和外差有效接收面積的共同作用范圍， 因此望遠(yuǎn)鏡同時作為發(fā)射和接收天線時的第6個單元矩形光楔孔徑產(chǎn)生光學(xué)足趾的 綜合方向性函數(shù)為
sincl丄0
u -
、廣廣/ 人
、
乂
smc
、*
*+廣("-
乂
可見方向性函數(shù)中心位于(《,fc(0) = 0, a(0) = (w — 1)yfcA )，方向性函數(shù)在jc方向 的第一零點(diǎn)的位置在《t =±^,即;c方向的方向性寬度為-
脫=
方向性函數(shù)在y方向的第一零點(diǎn)的位置在^, =±# + ("-1)M&，即y方向的方向
性寬度為:
11
目標(biāo)面上的全局坐標(biāo)系可以用O，-)表達(dá)，a平行于:c，"平行于y，中心在 z軸上。第A個單元矩形光楔產(chǎn)生的光學(xué)足趾在目標(biāo)面上的局域坐標(biāo)系設(shè)定為 Ofc,)，滿足坐標(biāo)關(guān)系(c^ = x, ^ = / — — 1)A z)，
因此其坐標(biāo)原點(diǎn)在(a = 0,/ = W" — 1)A z)。可知&方向的距離寬度為
c 2/lz
~ = 。 /
;^方向的距離寬度為
紙=
因此，單個單元矩形光楔方向性函數(shù)的寬度比即為
% —紙
眠 <
在y方向兩個單元矩形光楔的孔徑足趾方向性函數(shù)的間隔為(w-l)A&，使各個
單個方向性函數(shù)在少方向組合起來，形成重疊加長掃描條帶。設(shè)單個函數(shù)的重疊因 子為尸(PS1),則要求
或者單元矩形光楔的基本頂角為
2/1
統(tǒng)=P-
"("-
這時由2K + l個單元矩形光楔組成的望遠(yuǎn)鏡所產(chǎn)生的^方向總的方向性寬度s 為
2^=((K-1)尸+樹，
因此由2K+1個單元矩形光楔組成的望遠(yuǎn)鏡的方向性函數(shù)的方向性寬度比為
K(尺-i)戶+i)v
同樣可以折算到目標(biāo)面上表達(dá)，a方向的距離寬度為
似=-，-方向的重疊距離寬度為
A々=((《—1)尸+ 1)，。
本實(shí)施例的矩形光楔陣列1由2K+1 (K=0、 ±1、 ±2、 ±3、……±K)個單元 矩形光楔構(gòu)成，以K二O的平板光楔為基準(zhǔn)分上下按K的順序排列，向上K〉1正方向依 次增加光楔角度，向下K〈1反方向依次增加光楔角度排列，其實(shí)相反按向上K〉1正方 向依次遞減光楔角度，向下K〈1反方向依次遞減光楔角度排列，甚至單元矩形光楔鏡 在孔徑上可以不按照A的次序任一排列，實(shí)驗(yàn)分析表明，在遠(yuǎn)場的技術(shù)效果是一樣 的。
下面是一個具體實(shí)施例的設(shè)計
合成孔徑激光成像雷達(dá)要求成像觀察距離Z為500^7，波長1.55wm，要求分辨
率直徑W小于100ww，掃描條帶寬度140m，條幅寬度與分辨率比大于103。采用 矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡同時作為光學(xué)外差接收天線和平面波發(fā)射天線的方式，由分辨
率要求^/ = 2單個矩形孔徑設(shè)計取^ = 2，因此/《=200/^ ，而根據(jù)矩孔衍射定
，3
理"方向的&^ =——物面照明寬度為7.75m 。取/^"00mm，根據(jù)矩孔衍射
《^ = ^得到單孔照明掃描條帶寬度為15.5m 。采用孔徑數(shù)《=11和重疊因子
P = 0.8，則重疊距離寬度A"二(CR:-l)P + l)^最終為139.5m，這時要求光楔的 基本頂角A^ =戶2/1為厶 =12.4—。
權(quán)利要求1、一種合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡天線，其特征在于所述的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)成包括矩形光楔陣列(1)、物鏡(2)、目鏡(3)、分光鏡(4)、矩形孔徑光電探測器陣列(5)、矩形孔徑激光發(fā)射器陣列(6)和反射鏡(7)，所述的矩形光楔陣列(1)、物鏡(2)、目鏡(3)、分光鏡(4)、矩形孔徑激光發(fā)射器陣列(6)依次地位于一條光路上，所述的矩形光楔陣列(1)位于所述的物鏡(2)的前焦面，所述的矩形孔徑光電探測器陣列(5)位于所述的目鏡(3)的后焦面，所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列(6)位于所述的目鏡(3)的后焦面，所述的矩形孔徑光電探測器陣列(5)和所述的反射鏡(7)分別位于所述的分光鏡(4)的兩面的反射光路上，所述的物鏡(2)的焦距為f1，所述的目鏡(3)的焦距為f2，所述的物鏡(2)和所述的目鏡(3)之間的距離為f1+f2，該望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)為<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>M</mi><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>f</mi><mn>1</mn> </msub> <msub><mi>f</mi><mn>2</mn> </msub></mfrac><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="Y2009200672260002C1.tif" wi="16" he="10" top= "104" left = "161" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>所述的分光鏡(4)對來自所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列(6)或來自物鏡(2)的光束和進(jìn)入所述的矩形孔徑光電探測器陣列(5)的光束進(jìn)行分束組合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡天線， 其特征在于所述的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡作為接收光學(xué)天線時，所述的矩形光楔陣列(1)和物鏡(2)面對目標(biāo)，所述的矩形光楔陣列(1)為接收望遠(yuǎn)鏡入瞳，所述的 分光鏡(4)把回波光束反射到所述的矩形孔徑光電探測器陣列(5)，所述的矩形光 楔陣列(1)上的各單元矩形光楔和所述的矩形孔徑光電探測器陣列(5)上的單元 矩形探測器一一對應(yīng)成像所述的矩形光楔陣列(1)中的各個單元矩形光楔的邊長 分別為L《，單元矩形光楔之間的周期為i^，滿足條件、2/y，所述的矩形孔徑光電探測器陣列(5)上的單元矩形探測器的尺度為滿足^ = ^ = #。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡天線， 其特征在于所述的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡作為發(fā)射光學(xué)天線時，所述的矩形孔徑激光 發(fā)射器陣列(6)通過所述的矩形光楔陣列(1)將激光發(fā)射出去，所述的矩形孔徑激光 發(fā)射器陣列(6)上的單元矩形光源與所述的矩形光楔陣列(1)上各單元矩形光楔 一一對應(yīng)成像所述的矩形光楔陣列(1)中的各個單元矩形光楔的邊長分別為^《，單元矩形光楔之間的周期為、，滿足條件、^/,，所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列(6)上的單元矩形光源的尺度為"，,,《，,，滿足^^,-M;所述的分光鏡(4)把所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列(6)的部分光強(qiáng)反射到所述的反射鏡(7)，返回 再通過所述的分光鏡(4)到達(dá)所述的矩形孔徑光電探測器陣列(5)，作為光學(xué)外差 接收的本機(jī)振蕩光源陣列，這時所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列(6)的各個單元矩 形光源與所述的矩形孔徑光電探測器陣列(5)上的單元矩形探測器一一對應(yīng)所述 的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列(6)上的單元矩形光源的尺度/^~分別與所述的矩形孔徑光電探測器陣列(5)上的單元矩形探測器的尺度/v，/^相等。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡天線， 其特征在于所述的矩形光楔陣列(l)由2《+ 1個單元矩形光楔構(gòu)成，其中K=0、± 1、 ±2、 ±3、……±K， K=0的單元矩形光楔為平板光楔，第K塊單元矩形光楔的頂角 為基本頂角的K倍，所述的單元矩形光楔的邊長分別為L,《，單元矩形光楔之間的周期為^，基本頂角為A^ =尸^_，所述的々由物面照明寬度^ = ^決定， 々由掃描條帶寬度^^ =，決定，并且掃描條帶寬度^^ =^與分辨率直徑似=^之比的取值范圍為102 103 ，物面照明的重疊距離寬度為△- =((〖-1)^ + 1)^，式中D為本實(shí)用新型望遠(yuǎn)鏡的直徑，W是表達(dá)最終的《方位向相位二次項(xiàng)歷程的等效曲率半徑/》和目標(biāo)距離Z之間關(guān)系的常數(shù)，P為重疊因子，K為孔徑數(shù)，義為波長，n為玻璃矩形光楔的折射率，所述的矩形光楔陣列(l) 的單元矩形光楔排列順序任意。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡天線， 其特征在于所述的矩形光楔陣列(1)由尤=0、 ±1、 ±2、 ±3、……、+ (K-2)、 + (K—l)、 +k的不對稱的多個單元矩形光楔構(gòu)成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡天 線，其特征在于所述的矩形光楔陣列(1)的單元矩形光楔排列順序是以1(=0的平板光 楔為基準(zhǔn)，分上下按K遞增順序排列，向上K〉1正方向依次增加光楔角度，向下K〈1反方向依次增加光楔角度排列，或相反按K遞減順序排列，向上K〉1正方向依次遞減 光楔角度，向下K〈1反方向依次遞減光楔角度排列。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡天線， 其特征在于所述的矩形光楔陣列(1)直接放在所述的物鏡前面，但同時在所述的物 鏡后焦面上放置場鏡，補(bǔ)償由于所述的矩形光楔陣列(1)離開所述的物鏡的前焦面 的距離而產(chǎn)生的附加相位二次項(xiàng)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡天線， 其特征在于所述的矩形光楔陣列(1)的單元矩形光楔的橫截面為具有倒角的直角三 角形、梯形、或正三角形。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡天線，其特征在于所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列(6)各個單元矩形光源是相干陣列激光 光源，或非相干陣列激光光源。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡天線， 其特征在于所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列(6)各個單元矩形光源發(fā)射的激光是平 面波，或橢圓高斯光束。
專利摘要一種合成孔徑激光成像雷達(dá)的矩形光楔陣列望遠(yuǎn)鏡天線，其構(gòu)成依次是矩形光楔陣列、物鏡、目鏡、分光鏡、矩形孔徑光電探測器陣列、矩形孔徑激光發(fā)射器陣列和反射鏡，所述的矩形光楔陣列位于所述的物鏡的前焦面，所述的矩形孔徑光電探測器陣列位于所述的目鏡的后焦面，所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列位于所述的目鏡的后焦面，所述的分光鏡對來自所述的矩形孔徑激光發(fā)射器陣列或來自物鏡的光束和進(jìn)入所述的矩形孔徑光電探測器陣列的光束進(jìn)行分束組合，所述的物鏡的焦距為f1，所述的目鏡的焦距為f2，所述的物鏡和所述的目鏡之間的距離為f1+f2。本實(shí)用新型用作光學(xué)接收和發(fā)射天線，可以產(chǎn)生大寬度的掃描條帶和方位向高分辨率的成像。
文檔編號G01S7/481GK201348660SQ20092006722
公開日2009年11月18日 申請日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者劉立人 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所