理论教育 SAIL正交偏振双通道波面变换发射器解析

SAIL正交偏振双通道波面变换发射器解析

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:上节提到直视SAIL的第一个关键问题是发射机必须产生具有空间抛物相位波前差的同轴偏转正交偏振的发射双光束。直视SAIL交轨向线性相位调制采用发射波面运动操控的方法实现,在低速情况下容易获得线性的相位调制,但在高重复率发射下,不论机械平动和机械偏转光学调制一般都使用震荡或共振式电极结构,因此运动轨迹为正弦形。下面重点讨论偏振正交双通道波面变换扫描操控的5种结构。

SAIL正交偏振双通道波面变换发射器解析

上节提到直视SAIL的第一个关键问题是发射机必须产生具有空间抛物相位波前差的同轴偏转正交偏振的发射双光束。激光光源输出的偏振光束经过偏振正交双通道波面变换操控的结构设计可以实现从输入平行光束产生偏振正交和具有空间抛物相位波前差的同轴双光束的波前。搭载平台的运动可以在交轨向产生与目标横向位置正比的线性相位项调制同时在顺轨向产生以目标纵向位置为中心的可控二次项相位历程。偏振正交双通道波面变换的最佳结构设计必须具备如下性能要求:

(1)线性偏振光束输入应当产生偏振正交等光强双通道光路,通过空间波面变换操控,波面变换后的正交偏振双光束应当复合成同心同轴光束。

(2)双通道中设置代表发射光场的光阑窗口,双光阑最好处于同一平面,输入面到两光阑的光程距离应当相等,两光阑到输出面的光程距离应当相等。

(3)发射光学透镜的焦点应当能够同时聚焦于两个光阑上。

(4)为了使得引入的交轨向相位误差最小,两个波面控制器应当采用同一个驱动器。

(5)两光阑面上的发射光场成像于目标面上,交轨向坐标方向应当翻转,使得交轨向同向驱动能够产生相对运动的发射场,而顺轨向不产生相对运动的发射场。

直视SAIL交轨向线性相位调制采用发射波面运动操控的方法实现,在低速情况下容易获得线性的相位调制,但在高重复率发射下,不论机械平动和机械偏转光学调制一般都使用震荡或共振式电极结构,因此运动轨迹为正弦形。而另外一种旋转方式的光学调制本身就是正弦形的。因此,用泰勒级数展开至三级内光场的光学调制函数一般为

式中,mx为距离或者角度的调制总量,T为正弦震荡周期,T/K为实际使用的时间宽度,K为比例因子。一个震荡由来回两个行程所组成。为清楚起见,这里考虑每个震荡周期只使用正向行程,即具有如下的限制:(www.daowen.com)

调制函数的线性近似为

通过数值计算分析有如下判据:

(1)以严格sin函数作为对比,差0.01为判据,线性和三级之和在T/3内符合要求,所以一般情况下均可以以线性和三级之和作为近似(K≥3),单独线性在T/8内符合要求(K≥8)。

(2)以严格sin函数作为对比,差0.1为判据,线性和三级之和在T/2内符合要求(K≥2),单独线性在T/4内符合要求(K≥4)。

所以,采用三级近似基本上可以满足正弦近似,在K>4时可以接近线性近似。

下面重点讨论偏振正交双通道波面变换扫描操控的5种结构。按交轨向的不同时空调制方式分,主要可分为交轨向双透镜平移调制方式、交轨向单透镜转动方式、交轨向单棱镜转动方式、交轨向单反射镜偏转方式以及交轨向单倾斜镜旋转方式。

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