基于二维激光告警的闪耀光栅设计-张瑞.pdf

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1、收 稿 日 期 ： 2 0 1 6 - 0 2 - 1 0 ； 修 订 日 期 ： 2 0 1 6 - 0 3 - 2 3基 金 项 目 ： 国 际 科 技 合 作 项 目 ( 2 0 1 3 D F R 1 0 1 5 0 ) ； 青 年 科 学 基 金 ( 6 1 5 0 5 1 8 0 )作 者 简 介 ： 张 瑞 ( 1 9 8 7 - ) ， 男 ， 博 士 生 ， 主 要 从 事 光 电 信 息 检 测 方 面 的 研 究 。 E m a i l : r u i z h a n g h y 1 6 3 . c o m导 师 简 介 ： 王 志 斌 ( 1 9 6 6 - ) ， 男

2、 ， 教 授 ， 主 要 从 事 光 电 探 测 方 面 的 研 究 。 E m a i l : w a n g z h i b i n n u c . e d u . c n1 0 2 0 0 0 4 - 1第 4 5 卷 第 1 0 期 红 外 与 激 光 工 程 2 0 1 6 年 1 0 月V o l . 4 5 N o . 1 0 I n f r a r e d a n d L a s e r E n g i n e e r i n g O c t . 2 0 1 6基 于 二 维 激 光 告 警 的 闪 耀 光 栅 设 计张 瑞1 , 2 , 3， 王 志 斌1 , 2 , 3，

3、温 廷 敦1 , 2 , 3， 张 敏 娟1 , 2 , 3， 李 克 武1 , 2 , 3( 1 . 中 北 大 学 电 子 测 试 技 术 重 点 实 验 室 ， 山 西 太 原 0 3 0 0 5 1 ；2 . 中 北 大 学 仪 器 科 学 与 动 态 测 试 教 育 部 重 点 实 验 室 ， 山 西 太 原 0 3 0 0 5 1 ；3 . 中 北 大 学 山 西 省 光 电 信 息 与 仪 器 工 程 技 术 研 究 中 心 ， 山 西 太 原 0 3 0 0 5 1 )摘 要 ： 现 有 光 栅 衍 射 型 激 光 告 警 中 ， 正 弦 光 栅 存 在 1 级 衍 射 效 率

4、 较 低 ， 闪 耀 光 栅 在 闪 耀 波 长 附 近 0级 和 - 1 级 衍 射 效 率 很 低 ， 这 两 种 光 栅 的 缺 点 都 降 低 了 激 光 告 警 的 可 靠 性 。 为 G80 G81 中 G82 G83 了 G84 种 G85 G86型 闪 耀 光 栅 。 G87 两 闪 耀 光 栅 G88 G89 G8A G8B ， G8C G8D 中 G8E G8F G84 G90 G91 光 栅 G92 G8E ， G80 G85 G86 可 G82 G93 波 长 在 闪 耀 波 长 附近 0 级 和 - 1 级 的 衍 射 效 率 , G87 有 效 克 G94 G95

5、G96 闪 耀 光 栅 的 G97 G98 警 现 G99 。 G9A G9B G9C 工 了 闪 耀 波 长 为 8 0 0 n m的 G85 G86 型 闪 耀 光 栅 ， G9D G9E G9F GA0 了 0 级 和 1 级 衍 射 效 率 ； GA1 GA2 波 长 为 8 0 8 n m 和 8 5 0 n m 的 光 ， G8A G85 G86 型闪 耀 光 栅 G86 GA3 GA4 GA5 激 光 告 警 实 验 测 试 ， 实 验 GA6 GA7 GA8 GA9 ， 在 波 长 为 闪 耀 波 长 附 近 光 GAA 射 GAB ， G85 G86 型 较 GACGAD 闪

6、 耀 光 栅 的 0 级 和 - 1 级 衍 射 GAE GAF 有 很 大 G82 G93 ， GB0 GB1 GB2 C C D 有 效 GB3 测 。 GB4 G85 G86 型 闪 耀 光 栅 可 有 效 G82G93 GA4 GA5 激 光 告 警 GB5 G96 的 可 靠 性 。关 键 词 ： GA4 GA5 激 光 告 警 ； 闪 耀 光 栅 ； 光 栅 衍 射 ； 衍 射 效 率中 图 分 类 号 ： T N 2 4 7 ； T J 9 5 文 献 标 志 码 ： A D O I ： 1 0 . 3 7 8 8 / I R L A 2 0 1 6 4 5 . 1 0 2 0

7、0 0 4B l a z e d g r a t i n g d e s i g n b a s e d o n t w o - d i m e n s i o n a l l a s e r w a r n i n gZ h a n g R u i1 , 2 , 3, W a n g Z h i b i n1 , 2 , 3, W e n T i n g d u n1 , 2 , 3, Z h a n g M i n j u a n1 , 2 , 3, L i K e w u1 , 2 , 3( 1 . S t a t e K e y L a b o r a t o r y f o r E

8、l e c t r o n i c M e a s u r e m e n t T e c h n o l o g y , N o r t h U n i v e r s i t y o f C h i n a , T a i y u a n 0 3 0 0 5 1 , C h i n a ;2 . K e y L a b o f I n s t r u m e n t S c i e n c e & D y n a m i c M e a s u r e m e n t , M i n i s t r y o f E d u c a t i o n , N o r t h U n i v e

9、 r s i t y o f C h i n a ， T a i y u a n 0 3 0 0 5 1 , C h i n a ;3 . E n g i n e e r i n g a n d T e c h n o l o g y R e s e a r c h C e n t e r o f S h a n x i P r o v i n c i a l f o r O p t i c a l - E l e c t r i c I n f o r m a t i o n a n d I n s t r u m e n t , N o r t hU n i v e r s i t y o

10、 f C h i n a , T a i y u a n 0 3 0 0 5 1 , C h i n a )A b s t r a c t : E x i s t i n g l a s e r w a r n i n g b a s e d o n t h e d i f f r a c t i o n g r a t i n g h a s t h e f o l l o w i n g d i s a d v a n t a g e s . T h ed i f f r a c t i o n e f f i c i e n c i e s o f 1 o r d e r b a s e

11、 d o n s i n u s o i d a l g r a t i n g a r e l o w a n d t h e d i f f r a c t i o n e f f i c i e n c i e s o f- 1 o r d e r a n d 0 o r d e r b a s e d o n b l a z e d g r a t i n g a r e v e r y l o w . T h e s e s h o r t c o m i n g s h a v e r e d u c e d t h er e l i a b i l i t y o f t h e

12、 l a s e r w a r n i n g . A m e t h o d f o r i m p r o v i n g t h e b l a z e d g r a t i n g w a s p r e s e n t e d . T h e t w o b l a z e dg r a t i n g s i n v e r t e d d o c k i n g , s o m e n o g r a t i n g s p a c e w a s v a c a t e d i n t h e m i d d l e o f t h e g r a t i n g . T

13、h i si m p r o v e m e n t c a n i n c r e a s e t h e d i f f r a c t i o n e f f i c i e n c i e s o f - 1 o r d e r a n d 0 o r d e r . T h i s g r a t i n g w i l l e f f e c t i v e l yo v e r c o m e t h e m i s s i n g a l a r m . T h e i m p r o v e d b l a z e d g r a t i n g w a s d e s i

14、g n e d a n d p r o c e s s e d w i t h b l a z e dw a v e l e n g t h 姿 = 8 0 0 n m . T h e d i f f r a c t i o n e f f i c i e n c i e s o f 0 o r d e r a n d 1 o r d e r w e r e d e r i v e d . T h i s g r a t i n gw a s t e s t e d b y t w o - d i m e n s i o n a l l a s e r w a r n i n g u s i

15、n g t h e l a s e r w i t h 姿 = 8 0 8 n m a n d 姿 = 8 5 0 n m . W h e n万方数据红 外 与 激 光 工 程第 1 0 期 w w w . i r l a . c n 第 4 5 卷w a v e l e n g t h o f t h e i n c i d e n t l i g h t c l o s e t o t h e b l a z e w a v e l e n g t h , t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o w t h a t t h ei

16、m p r o v e d b l a z e d g r a t i n g d i f f r a c t i o n e f f i c i e n c i e s o f - 1 o r d e r a n d 0 o r d e r h a v e g r e a t l y i m p r o v e d , a n d t h e yc a n b e e f f e c t i v e l y d e t e c t e d b y C C D . T h e r e l i a b i l i t y o f t w o - d i m e n s i o n a l l a

17、 s e r w a r n i n g i s i m p r o v e d u s i n gt h i s i m p r o v e d b l a z e d g r a t i n g .K e y w o r d s : t w o - d i m e n s i o n a l l a s e r w a r n i n g ; b l a z e d g r a t i n g ; g r a t i n g d i f f r a c t i o n ; d i f f r a c t i o n e f f i c i e n c y1 0 2 0 0 0 4 - 20

18、 引 言随 着 激 光 技 术 的 快 速 发 展 ， 使 其 在 现 代 战 争 中发 挥 着 越 来 越 重 要 的 作 用 ， 激 光 侦 察 、 激 光 测 距 仪 、激 光 眩 目 器 、 激 光 致 盲 武 器 、 反 导 弹 激 光 武 器 、 反 卫星 激 光 武 器 、 激 光 制 导 武 器 等 被 越 来 越 广 泛 地 应 用在 现 代 战 争 中 1 - 7 。 激 光 武 器 的 广 泛 应 用 改 变 了 现 在战 争 的 格 局 ， 激 光 技 术 的 发 展 甚 至 将 影 响 未 来 的 战争 模 式 。 激 光 告 警 技 术 是 光 电 信 息 对 抗

19、的 重 要 组 成 ，是 激 光 对 抗 的 重 要 手 段 。 通 过 探 测 ， 确 定 激 光 威 胁 源的 位 置 ， 检 测 激 光 特 性 ， 判 断 其 用 途 与 威 胁 程 度 ， 为G80 G81 G82 G83 G84 G85 G86 G87 G88 G89 G8A G8B G8C G8D 。 来 G8E 激 光 的 G8F G90G81 G91 G92 度 与 G93 G94 信 息 的 快 速 G95 确 G96 G83 是 激 光 告 警 技术 G97 G98 的 G99 G9A G9B G9C 。 G9D 为 G9E G9F G93 G94 激 光 的 GA0 G

20、A1 用 途是 G9E G9F 的 ， GA2 GA3 G96 G83 来 G8E 激 光 GA4 确 的 G93 G94 信 息 GA5 GA6GA7 确 判 GA8 GA9 GAA G81 的 武 器 GAB GAC 、 GA0 GA1 GAD GAE 与 威 胁 程 度等 信 息 ， 为 GAF G81 是 GB0 G82 G83 GB1 卫 GB2 反 GB3 G86 G87 G88 G89 G8C G8D ；GA2 GA3 G96 G83 了 来 G8E 激 光 GA4 确 G8F G90 G81 G91 G92 度 ， 判 GA8 GA9 威胁 源 的 位 置 ， GA5 GA6

21、为 GAF G81 GB4 GB5 GB2 GB6 GB7 GB8 对 G81 目 GB9 G88G89 GBA GBB 。GBC G8D GBD GBE ， 激 光 告 警 G8A GBF 为 光 GC0 GC1 GC2 GC3 、 GC4 GB4 GC1GC2 GC3 、 GC5 G90 探 测 GC3 GC6 GAB GAC GC3 4 - 1 0 ， 其 中 GC4 GB4 GC1 GC2 GC3 ， 在G93 G94 GBF GC7 GC8 、 G92 度 GBF GC7 GC8 、 GC9 GCA G92 GCB 抗 GB4 GB5 性 等 G81 GCCGCD GA3 GCE G

22、CF GD0 GD1 。 GCB 其 GD2 GC4 GB4 GC3 GC4 GD3 ， G82 用 光 GD4 、 GD5 GD6 、GD7 GD8 探 测 器 等 GD9 成 的 光 GD4 GDA G90 GC3 激 光 告 警 器 ， GDB GDCGDD GDE GDF GE0 、 GE1 GE2 要 GE3 GE4 、 GE5 GE6 GE7 GD9 GE8 GE9 ， GEA GEB 性 GEC 。2 0 1 3 GED GEE GEF GF0 等 GF1 G88 GA9 GF2 GF3 激 光 告 警 技 术 7 ， G8A GF4G9F GEB G96 GF5 被 测 激 光

23、 的 G81 位 G92 、 GF6 GF7 G92 GCB G93 G94 信 息 。 目GF8 应 用 GF9 激 光 探 测 的 光 GD4 GFA 要 GA3 GA7 GFB 光 GD4 GCB GFC GFD 光GD4 GFE GAB ， GA7 GFB 光 GD4 的 1 GFF GDA G90 效 GC8 GCE 低 ， 传 GE6 的 GFCGFD 光 GD4 0 GFF GDA G90 效 GC8 GCB - 1 GFF GDA G90 效 GC8 GCE 低 ， 这 都 对激 光 探 测 灵 敏 度 GA3 影 响 。 为 此 文 中 通 过 GD0 化 设 计 GFCGF

24、D 光 GD4 来 克 服 这 些 缺 点 。1 二 维 激 光 告 警 基 本 原 理光 GD4 GDA G90 GC3 激 光 G93 G94 GCB GF2 GF3 G81 位 探 测 GE5 GE6 如GAE 1 所 示 ， GFA 要 由 光 GD4 、 GD5 GD6 组 GCB C C D 探 测 器 组 成 ，C C D 置 GF9 焦 平 GCC 处 。 在 x O z GCC 投 影 如 GAE 1 ( a ) 所 示 ， 在y O z GCC 投 影 如 GAE 1 ( b ) 所 示 。 被 测 激 光 的 G81 G91 信 息 G9E仅 包 括 G81 位 G92

25、， 如 GAE 1 ( a ) 所 示 ； 而 且 包 括 GF6 GF7 G92 ，如 GAE 1 ( b ) 所 示 。( a ) 光 GD4 GDA G90 后 在 x G81 G91 探 测 ( b ) 光 GD4 GDA G90 后 在 y G81 G91 探 测示 意 GAE 示 意 GAE( a ) x d i r e c t i o n d e t e c t i o n ( b ) y d i r e c t i o n d e t e c t i o ns c h e m a t i c a f t e r g r a t i n g s c h e m a t i c a

26、 f t e r g r a t i n gd i f f r a c t i o n d i f f r a c t i o nGAE 1 基 GF9 光 GD4 GDA G90 的 GF2 GF3 激 光 告 警 GBD GBE GAEF i g . 1 S c h e m a t i c o f t w o - d i m e n s i o n a l l a s e r w a r n i n g b a s e d o n g r a t i n gd i f f r a c t i o n激 光 G8F G90 经 过 光 GD4 GDA G90 后 由 GD5 GD6 汇 聚

27、GB4 涉 ， 成像 在 C C D 上 。 在 x G81 G91 ， 零 GFF 光 GC0 位 置 为 x0， + 1 GFF光 GC0 位 置 为 x+ 1， - 1 GFF 光 GC0 位 置 为 x- 1， 如 GAE 1 ( a ) 所示 ； 在 y G81 G91 ， G8F G90 光 GDA G90 后 在 探 测 器 位 置 为 y ， 如GAE 1 ( b ) 所 示 。 其 中 光 GD4 常 数 为 d ， GD5 GD6 组 的 焦 距 为 f 。由 GAE 1 ( a ) G8A 知 ， 零 GFF GDA G90 G92 等 GF9 G8F G90 G92 ；

28、 + 1 、- 1 GFF GDA G90 G92 度 茁+ 1、 茁- 1满 足 ：负 一 GFF 为 ： s i n 茁+ 1= s i n +姿d( 1 )负 一 GFF 为 ： s i n 茁- 1= s i n -姿d( 2 )C C D 位 GF9 焦 距 为 f 的 GD5 GD6 组 焦 GCC 处 ， 将 GDA G90 后 的光 信 号 转 换 为 电 信 号 ， 其 0 、 + 1 、 - 1 GFF GDA G90 的 位 置 如 下 ：万方数据红 外 与 激 光 工 程第 1 0 期 w w w . i r l a . c n 第 4 5 卷1 0 2 0 0 0 4

29、 - 3x0= f t a n x+ 1= f t a n 茁+ 1x- 1= f t a n 茁- 1y = f t a n 2( 3 )由 公 式 ( 1 ) 、 ( 2 ) 和 ( 3 ) 可 以 确 定 1 级 衍 射 角 茁+ 1、茁- 1以 及 角 、 角 和 波 长 姿 ， 结 果 如 下 ： = a r c t a nx0f- = a r c t a nyf- 姿 = d s i n a r t t a nx0f- + s i n a r c t a nx 1f- * +2( 4 )二 维 激 光 告 警 就 是 通 过 下 文 来 得 到 被 测 目 标 激光 的 方 位 角

30、 、 俯 仰 角 和 波 长 姿 信 息 。2 闪 耀 光 栅 设 计由 于 传 统 的 闪 耀 光 栅 在 闪 耀 波 长 附 件 的 光 ， 经过 闪 耀 光 栅 的 能 量 主 要 集 中 在 + 1 级 衍 射 上 ， 0 级 和 - 1级 的 衍 射 效 率 很 低 。 这 将 导 致 如 果 被 测 激 光 的 波 长在 闪 耀 波 长 附 近 ， 由 于 0 级 和 - 1 级 的 衍 射 效 率 很低 ， 很 容 易 被 背 景 影 响 ， 导 致 无 法 探 测 。 为 此 ， 文 中 改进 设 计 了 G80 G81 闪 耀 光 栅 可 G82 效 G83 G84 上 G8

31、5 的 G86 G87 。 改G88 G89 的 闪 耀 光 栅 结 G8A G8B 衍 射 光 G8C 如 G8D 2 G8E G8F ， 光 栅( a ) 改 G88 闪 耀 光 栅 G90 G8A G8F G91 G8D( a ) S c h e m a t i c o f i m p r o v e d b l a z e d g r a t i n g( b ) 光 栅 衍 射 光 G8C 及 G92 G93 G94 G95 G8F G91 G8D( b ) D i f f r a c t e d l i g h t p a t h a n d t h e l i g h t i n

32、 t e n s i t y d i s t r i b u t i o nG8D 2 改 进 闪 耀 光 栅 结 G8A G8B 衍 射 光 G8C G8F G91 G8DF i g . 2 S c h e m a t i c o f i m p r o v e d b l a z e d g r a t i n g a n d d i f f r a c t e dl i g h t p a t hG96 G97 为 d ， G98 结 G8A 的 G99 G9A ： G9B 效 为 G9C G9D G9E G9F GA0 GA1 的 闪耀 光 栅 A B 和 C D GA2 GA0 GA

33、3 GA4 ， 这 GA5 可 以 GA6 GA7 + 1 级和 - 1 级 的 衍 射 光 G92 GA0 GA1 ； GA8 GA9 中 GAA B C GAB GAC G80 GAD GAAGAE e 以 GAF GB0 0 GB1 的 G92 G93 ， 这 GA5 GB2 于 G89 GB3 GB4 GB5 中 0 GB1和 + 1 GB1 衍 射 光 GB6 的 确 GAD 。 为 GB7 GB8 光 G92 的 G94 G95 ， 在 G8D 2( b ) 中 ， 光 GB9 GBA GBB GBC G8F 光 G92 GBA G92 。GBD GBE ， 改 进 G89 的 闪

34、 耀 光 栅 GBF 衍 射 G89 的 能 量 主 要集 中 于 0 级 、 + 1 级 和 - 1 级 衍 射 光 GB6 ， GAF GB0 了 二 维 GC0光 告 警 GC1 统 的 GC2 GC3 G93 ； GC4 GC5 ， + 1 GB1 和 - 1 GB1 衍 射 效 率GA0 GA1 ， GA3 于 波 长 在 闪 耀 波 长 的 GC0 光 ， GC6 GC7 了 由 于 0 GB1和 - 1 GB1 的 衍 射 效 率 很 低 G8E 导 致 的 GC8 GC9 警 GB8 GCA 。3 实 验 及 分 析为 GCB GA7 改 进 G89 闪 耀 光 栅 在 二 维

35、 GC0 光 告 警 上 的 GCCG9A ， 设 计 GCD GCE 了 改 进 G89 的 闪 耀 光 栅 ， GA8 GCF GD0 GD1 GCB GC1 统进 GD2 GCB GA7 ， GD1 GCB GD3 GD4 G8B 光 栅 如 G8D 3 G8E G8F 。 设 计 改 进GD5 的 闪 耀 光 栅 的 GD6 G97 ： GD7 GD8 5 0 m m 5 0 m m ， 光 栅 G96G97 d = ( 1 / 3 0 0 ) m m ， 结 GD9 G8D 2 ( a ) 中 GAA GAC 的 B C GAA GAE e =1 . 6 m m ， 闪 耀 波 长

36、姿 = 8 0 0 n m ， 改 进 G89 的 闪 耀 光 栅 GD1GDA 如 G8D 3 中 的 B 。 GD1 GCB 中 GDB GDC GA0 GA1 GD7 GD8 、 GA0 GA1 光 栅 G96G97 、 GA0 GA1 闪 耀 波 长 、 GA0 GA1 GDD GDE 的 GDF 通 闪 耀 光 栅 ( 如 G8D 3中 的 A ) 进 GD2 GD1 GCB GA3 GE0 。G8D 3 GD1 GCB GD3 GD4F i g . 3 E x p e r i m e n t a l r i g由 于 GD1 GCB 中 GE1 GE2 的 GE3 GE4 R =

37、3 0 m m ， GE5 此 衍 射 G89能 进 GE6 GE1 GE2 GE7 的 光 GE8 GA8 GE9 是 GEA 光 栅 的 GEB GEC ( GED 方GEB ) ， GEE 是 GE1 GE2 的 GEB GEC ( GEF GEB ) 进 GD2 计 GF0 ， 如 G8D 4 G8E G8F ，中 GAA 无 光 栅 GF1 GF2 I I 的 G85 GF3 SI I= e R ， G9C G9D GA3 GA4 光 栅 I 和I I I 的 G82 效 G85 GF3 是 SI= SI I I= 仔 ( R / 2 )2- e R / 2 。此 GF4 衍 射 效

38、 率 计 GF0 GF5 GB7 如 下 ， GA3 于 GDF 通 闪 耀 光栅 来 GF6 ， 设 波 长 为 姿 GF4 ， + 1 GB1 、 0 GB1 和 - 1 GB1 的 衍 射 效率 G94 GF7 为 浊+ 1( 姿 ) 、 浊0( 姿 ) 和 浊- 1( 姿 ) ， GA3 于 改 进 GD5 的 闪 耀光 栅 + 1 GB1 、 0 GB1 和 - 1 GB1 的 衍 射 效 率 浊+ 1改 进( 姿 ) 、 浊0改 进( 姿 )万方数据红 外 与 激 光 工 程第 1 0 期 w w w . i r l a . c n 第 4 5 卷和 浊- 1改 进( 姿 ) 分

39、别 为 ：浊+ 1改 进( 姿 ) =SI仔 ( R / 2 )2浊+ 1( 姿 ) +SI I I仔 ( R / 2 )2浊- 1( 姿 )浊0改 进( 姿 ) =SI仔 ( R / 2 )2浊0( 姿 ) +SI I仔 ( R / 2 )2+SI I I仔 ( R / 2 )2浊0( 姿 )浊- 1改 进( 姿 ) =SI仔 ( R / 2 )2浊- 1( 姿 ) +SI I I仔 ( R / 2 )2浊+ 1( 姿2)圯浊+ 1改 进( 姿 ) = 浊- 1改 进( 姿 ) =仔 ( R / 2 )2- e R2 仔 ( R / 2 )2 浊+ 1( 姿 ) + 浊- 1( 姿 ) 浊0

40、改 进( 姿 ) =仔 ( R / 2 )2- e R2 仔 ( R / 2 )2浊0( 姿 ) +e R仔 ( R / 2 )22( 5 )图 4 光 进 入 透 镜 组 的 有 效 面 积F i g . 4 E f f e c t i v e a r e a w h e n l i g h t p a s s e s t h r o u g h t h e l e n s e s根 据 项 目 中 探 测 激 光 波 长 范 围 ： 8 0 0 1 6 0 0 n m ，结 合 图 3 的 两 种 光 栅 和 公 式 ( 5 ) ， 在 闪 耀 波 长 8 0 0 n m附 近 选 用 了

41、 波 长 姿 = 8 0 8 n m 和 姿 = 8 5 0 n m 及 波 长 范 围内 边 界 波 长 姿 = 1 5 5 0 n m 这 三 种 激 光 进 行 理 论 分 析 和实 验 验 证 。 其 中 相 应 参 数 带 入 后 得 到 两 种 闪 耀 光 栅的 衍 射 效 率 对 比 如 表 1 所 示 ， 在 C C D 上 成 像 的 结 果如 图 5 所 示 。 由 图 5 可 以 看 出 ： 对 于 普 通 的 闪 耀 光栅 ， 入 射 光 接 近 闪 耀 波 长 时 + 1 级 衍 射 光 斑 接 近 饱和 ， 但 是 0 级 和 - 1 级 衍 射 光 斑 G80 G

42、81 G82 G83 G84 G85 G86 （ 如图 5 ( a 1 ) 和 图 5 ( a 2 ) G87 G88 G89 G8A G8B G8C ） ， 这 G8D G8E G8F G90 G91 波长 和 G92 G93 G94 G95 ； 但 是 对 于 改 进 后 的 闪 耀 光 栅 ， 入 射 光在 接 近 闪 耀 波 长 时 ， + 1 级 和 - 1 级 衍 射 光 斑 G96 G97 G80 G81相 G98 ， G99 G9A 0 级 G9B 可 G9C G9D 看 出 ( 如 图 5 ( b 1 ) 和 图 5 ( b 2 ) ) ；对 于 入 射 光 G9E G9F

43、闪 耀 波 长 时 普 通 GA0 改 进 的 光栅 1 级 衍 射 光 斑 G96 G97 G80 G81 GA1 GA2 ， GA3 GA4 的 GA5 G98 在于 改 进 后 的 闪 耀 光 栅 0 级 光 斑 G96 G97 G9C G9D GA6 G96 ( 如图 5 ( a 3 ) 和 图 5 ( b 3 ) ) 。表 1 衍 射 效 率 分 布T a b . 1 D i f f r a c t i o n e f f i c i e n c y图 5 实 验 对 比 结 果F i g . 5 C o m p a r i s o n o f e x p e r i m e n t

44、 a l r e s u l t s理 论 G90 G91 和 实 验 结 果 GA7 表 G9C ， 改 进 后 的 闪 耀 光栅 在 闪 耀 波 长 附 近 的 光 ， 0 级 和 - 1 级 的 衍 射 效 率 GA8GA9 GAA GAB ， 这 可 有 效 GAC GAD 在 闪 耀 波 长 附 近 的 光 G82 GAE GAFGB0 的 GB1 GB2 ， 进 GB3 GA8 GA9 GB4 GB5 激 光 GB6 GB0 GB7 GB8 的 可 GB9 GBA 。4 结 论分 析 了 GB1 有 光 栅 衍 射 GBB 激 光 GB6 GB0 中 GBC 用 的 GBD GBE

45、光 栅 和 闪 耀 光 栅 GBF 在 的 GC0 GC1 ， 由 于 在 接 近 闪 耀 波 长的 光 进 入 GC2 GB8 闪 耀 光 栅 时 ， 0 级 和 - 1 级 的 衍 射 效 率GAA GC3 ， GC4 GC5 G82 G83 G84 GC6 GC7 ， GC8 GC9 的 GAE GAF GB0 GB1 GB2 。 GCA 中 GA8出 GA1 种 改 进 GBB 的 闪 耀 光 栅 。 G8D 两 闪 耀 光 栅 GCB 相 对 接 ，G99 G9A 中 GCC GCD GA1 GCE G8E 光 栅 GCF GCC ， 这 GA2 可 GA8 GA9 闪 耀 光 栅1

46、 0 2 0 0 0 4 - 4G r a t i n gt y p eW a v e l e n g t h姿 / n mD i f f r a c t i o n e f f i c i e n c y+ 1 o r d e r 0 o r d e r - 1 o r d e r1 5 5 0 1 5 % 5 . 1 % 1 0 %M o d i f i e dg r a t i n g8 0 8 2 8 . 3 % 6 . 9 % 2 8 . 3 %8 5 0 2 6 . 2 % 7 . 0 % 2 6 . 2 %1 5 5 0 1 1 . 7 % 1 1 . 6 % 1 1 . 7 %

47、C o m m o ng r a t i n g8 0 8 6 0 % 0 . 2 % 0 . 8 %8 5 0 5 5 % 0 . 5 % 1 . 1 %W a v e l e n g t h姿 / n mR e s u l t s o f c o m m o nb l a z e d g r a t i n gR e s u l t s o f m o d i f i e db l a z e d g r a t i n g8 0 88 5 01 5 5 0万方数据红 外 与 激 光 工 程第 1 0 期 w w w . i r l a . c n 第 4 5 卷1 0 2 0 0 0 4

48、 - 5波 长 在 闪 耀 波 长 附 近 0 级 和 - 1 级 的 衍 射 效 率 ， 使 能量 主 要 集 中 在 + 1 级 、 0 级 和 - 1 级 衍 射 光 斑 中 。 改 进的 闪 耀 光 栅 将 有 效 克 服 传 统 闪 耀 光 栅 的 漏 报 警 现象 。 设 计 加 工 了 闪 耀 波 长 为 8 0 0 n m 的 改 进 型 闪 耀 光栅 ， 理 论 分 析 了 + 1 级 、 0 级 和 - 1 级 的 衍 射 效 率 ； 采 用波 长 为 8 0 8 n m 和 8 5 0 n m 的 光 对 普 通 闪 耀 光 栅 和 改进 闪 耀 光 栅 进 行 实 验

49、对 比 测 试 ， 实 验 结 果 表 明 ， 在 波长 为 闪 耀 波 长 附 近 光 入 射 时 ， 改 进 型 闪 耀 光 栅 较 普通 闪 耀 光 栅 的 0 级 和 - 1 级 衍 射 强 度 有 很 大 提 高 ， 能够 被 C C D 有 效 探 测 。 总 之 ， 改 进 型 闪 耀 光 栅 可 有 效提 高 二 维 激 光 告 警 系 统 的 可 靠 性 。参 考 文 献 ： 1 W a n g Z h i b i n , Z h a n g J i l o n g , W u F e n g . A n a l y s i s o f s i g n a ll i g h t a n d s k y l i g h t e n e r g y i n g r a t i n g - b a s e d l a s e r w a r n i n gs y s t e m J . J o u r n a l o f T e s t a n d M e a s