Полунатурное моделирование углового согласования осей диаграммы направленности зондирующего и маркерного лазерных излучений высокоточной лазерной локационной системы

Коленчиков К.К., Малинов В.А., Павлов Н.И., Попиков В.С., Потапова Н.И., Чарухчев А.В. Полунатурное моделирование углового согласования осей диаграммы направленности зондирующего и маркерного лазерных излучений высокоточной лазерной локационной системы // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 7. С. 45–58. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-07-45-58

Kolenchikov K.K., Malinov V.A., Pavlov N.I., Popikov V.S., Potapova N.I., Charukhchev A.V. Semi-natural simulation of the angular matching of the axes of the working and marker laser beams in a high-precision laser ranging system [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2022. V. 89. № 7. P. 45–58. http://doi.org/ 10.17586/1023-5086-2022-89-07-45-58

K. K. Kolenchikov, V. A. Malinov, N. I. Pavlov, V. S. Popikov, N. I. Potapova, and A. V. Charukhchev, "Semi-natural simulation of the angular matching of the axes of the working and marker laser beams in a high-precision laser ranging system," Journal of Optical Technology. 89(7), 400-408 (2022). https://doi.org/10.1364/JOT.89.000400

Предметом исследования является система автоподстройки, предназначенная для измерения и минимизации в автоматическом режиме углового рассогласования оси зондирующего пучка с осью пучка маркерного излучения, имитирующего оптическую ось приемного канала лазерной локационной системы. Основное внимание уделяется исследованию характеристик базовых элементов измерительной системы (лазерных излучателей, управляемых оптико-механических элементов и датчиков, измеряющих угловое положение лазерных пучков), применение которых способно обеспечить угловое согласование осей зондирующего и маркерного пучков c прецизионной точностью. Целью работы является развитие методологии полунатурного моделирования высокоточной лазерной локационной системы в части проектирования и исследования углового совмещения осей диаграмм направленности зондирующего и маркерного лазерных излучений. Методом исследования является полунатурное моделирование углового согласования осей диаграмм направленности зондирующего и маркерного излучений, реализованное с помощью специально созданной лазерной установки. Основные результаты включают оригинальную лазерную установку, созданную для полунатурного моделирования углового согласования осей диаграммы направленности зондирующего (1064 нм) и маркерного (671 нм) излучений лазерной локационной системы c рассогласованием осей не более одной угловой секунды. Установка обеспечивает периодическую ретрансляцию изображений лазерных пучков на поляризационный узел сопряжения их осей с помощью пространственных фильтров. С ее помощью получены экспериментальные данные о позиционных характеристиках квадрантного фотодиода и цифровой камеры с матрицей КМОП, используемых в узле согласования лазерных пучков. Показано, что использование такой цифровой камеры предпочтительнее, поскольку не требует знания ее позиционной характеристики. Выявлено произвольное рассогласование совмещенных лазерных пучков, связанное с угловой нестабильностью генерируемого лазерного излучения. Показана возможность автоматизированного управления угловым совмещением осей импульсного зондирующего и непрерывного маркерного лазерных излучений с помощью моторизованного зеркала, установленного вне оптической схемы маркерного излучателя, а также предложен алгоритм функционирования маркерного излучателя в этом режиме. Научная новизна работы определяетсяоригинальностью измерительной лазерной установки, полученными с ее помощью экспериментальными данными о характеристиках элементной базы канала маркерного излучения, и возможностью автоматизированного управления угловым совмещением осей импульсного и непрерывного лазерных излучений с применением моторизованных зеркал. Практическая значимость работы заключается в развитии метода полунатурного моделирования углового согласования осей диаграмм направленности зондирующего и маркерного излучений для процесса проектирования высокоточных лазерных локационных систем, функционирующих в ближнем инфракрасном диапазоне спектра.