第1章 绪论 1
1.1 激光的特性 1
1.2 引信的功能及组成 3
1.2.1 引信的功能及其定义 3
1.2.2 引信的组成及作用过程 3
1.3 激光引信发展现状 4
1.3.1 国外激光引信发展现状 4
1.3.2 国内激光引信发展现状 11
1.4 激光引信发展趋势 13
第2章 半导体激光器 15
2.1 半导体激光器的发展历程及特点 15
2.1.1 电注入式半导体激光器的发展历程 15
2.1.2 半导体激光器的特点 16
2.1.3 半导体激光器的特性 17
2.2 半导体激光器的性能参数 18
2.2.1 中心波长 18
2.2.2 阈值电流 18
2.2.3 效率 20
2.2.4 模式 21
2.2.5 光谱特性 22
2.3 典型半导体激光器 23
2.3.1 低功率脉冲半导体激光器 23
2.3.2 高功率脉冲半导体激光器 29
2.3.3 集成驱动脉冲半导体激光器 32
2.3.4 脉冲光纤耦合激光器 33
2.3.5 连续半导体激光器 34
2.4 垂直腔面发射激光器 35
2.4.1 垂直腔面发射激光器的结构和特点 35
2.4.2 垂直腔面发射激光器的典型应用 38
2.5 微腔激光器 39
2.5.1 微腔激光器的特点 39
2.5.2 微腔激光器的工作原理 40
2.5.3 微腔激光器的典型应用 42
2.6 量子级联激光器 44
2.6.1 量子级联激光器的工作原理 44
2.6.2 量子级联激光器的特点 45
2.6.3 量子级联激光器的应用 47
第3章 光电探测器 53
3.1 光电探测器的物理效应 53
3.1.1 外光电效应 54
3.1.2 内光电效应 55
3.1.3 光热效应 55
3.1.4 光电转换定律 57
3.2 光电探测器的特性参数和噪声 57
3.2.1 特性参数 58
3.2.2 噪声 61
3.3 常用光电探测器 63
3.3.1 硅光电二极管 63
3.3.2 硅PIN光电二极管 67
3.3.3 雪崩光电二极管 74
第4章 光学系统设计 86
4.1 几何光学基本定律 86
4.1.1 几何光学的基本概念 86
4.1.2 几何光学的基本定律 88
4.1.3 马吕斯定律和费马原理 89
4.2 球面和共轴球面系统 89
4.2.1 光线经过单个折射球面的折射 89
4.2.2 单个折射球面的成像倍率 92
4.3 光学系统像差 94
4.3.1 球差 95
4.3.2 彗差 96
4.3.3 像散和场曲 98
4.3.4 畸变 100
4.4 光学材料 101
4.4.1 透明光学材料 101
4.4.2 玻璃选择原则 103
4.4.3 塑料光学材料 104
4.4.4 反射光学材料 106
4.5 典型光学元件 106
4.5.1 透镜 106
4.5.2 柱面镜 110
4.5.3 折反棱镜 111
4.5.4 滤光片 112
4.6 光学系统设计软件 112
4.6.1 ZEMAX基本概况 113
4.6.2 ZEMAX设计环境 114
4.6.3 光学系统结构设计 115
4.6.4 光学系统成像分析 117
4.6.5 光学系统结构优化 118
4.7 典型光学设计 118
4.7.1 激光引信光束布局 118
4.7.2 周视激光引信光学系统设计 119
第5章 光散射特性 124
5.1 涂层光散射基础理论 124
5.1.1 涂层结构参数 124
5.1.2 双向反射分布函数 125
5.1.3 反射率和透射率 126
5.1.4 方向发射率 127
5.1.5 双向反射系数 127
5.1.6 激光雷达散射截面 127
5.2 粗糙表面双向反射分布函数模型 128
5.2.1 粗糙表面光散射的几何理论 128
5.2.2 遮蔽函数 130
5.2.3 参数化统计模型 137
5.2.4 双向反射分布函数测量系统 138
5.2.5 试验数据获取 139
5.2.6 模型优化方法 140
5.2.7 多种涂层材料表面BRDF分布模型 141
5.3 复杂目标激光反射特性 146
5.3.1 近程探测中的目标特性模型 146
5.3.2 体目标等效双向反射分布函数 149
第6章 脉冲激光引信技术 152
6.1 脉冲激光发射电路 152
6.1.1 驱动电路等效模型分析 152
6.1.2 高速开关器件选择 154
6.1.3 雪崩晶体管 155
6.1.4 功率场效应管 157
6.2 脉冲激光接收电路 159
6.2.1 接收电路主要技术参数 159
6.2.2 光电探测器选择原则 161
6.2.3 放大电路的设计 162
6.2.4 回波信号数字检测方法 163
6.3 脉冲激光回波信号处理 168
6.3.1 时刻鉴别方法 168
6.3.2 脉冲时间间隔测量方法 172
6.4 测距精度误差 179
6.4.1 时刻鉴别误差 179
6.4.2 时间间隔测量误差 179
6.4.3 系统噪声误差 180
第7章 相干激光引信技术 181
7.1 激光探测体制 181
7.1.1 激光非相干探测基本原理 181
7.1.2 激光相干探测基本原理 182
7.2 激光相干探测技术的应用 183
7.2.1 相干激光雷达系统 184
7.2.2 相干激光通信系统 185
7.2.3 相干激光引信系统 188
7.3 典型线性调频相干激光引信系统 191
7.3.1 工作原理 192
7.3.2 性能参数分析 193
7.3.3 系统组成 195
第8章 脉冲激光成像引信技术 199
8.1 脉冲激光成像引信的工作原理及性能参数 199
8.1.1 工作原理 199
8.1.2 性能参数 199
8.1.3 激光成像引信的优缺点 203
8.2 脉冲激光成像引信系统设计 204
8.2.1 系统组成 204
8.2.2 激光发射子系统 205
8.2.3 激光接收子系统 210
8.2.4 图像信号处理识别系统 214
8.3 脉冲激光成像引信仿真技术 222
第9章 烟雾扩散模式 227
9.1 气溶胶粒子的物理性质 227
9.1.1 粒子大小 227
9.1.2 粒子形态 228
9.1.3 粒子形状 229
9.1.4 粒径分布规律 230
9.1.5 粒径分布函数 233
9.2 影响气溶胶粒子运动的环境气象因素 234
9.2.1 大气稳定度 234
9.2.2 大气扩散参数 235
9.2.3 有效源高 236
9.2.4 地面反射系数 236
9.2.5 风速与风向 237
9.2.6 沉降速度 238
9.3 烟雾扩散模式 239
9.3.1 高斯扩散模式 239
9.3.2 随机游走模式 248
第10章 云雾传输特性 255
10.1 云的特性 255
10.1.1 云的分类 255
10.1.2 云的宏观特征 258
10.1.3 云的微观特征 259
10.2 雾的特性 261
10.2.1 雾的物理性质 261
10.2.2 雾的衰减预测模型 268
10.3 脉冲激光云雾回波仿真 270
10.3.1 仿真模型 270
10.3.2 仿真方法 276
10.3.3 仿真结果 276
第11章 激光引信总体设计 286
11.1 弹目交会技术 286
11.1.1 坐标系的建立 286
11.1.2 坐标系之间的夹角关系 289
11.1.3 坐标系之间的转换关系 289
11.1.4 导弹目标空间交会模型 291
11.2 抗干扰技术 294
11.2.1 阳光干扰特征分析及抗干扰技术 294
11.2.2 云烟干扰特征分析及抗干扰技术 296
11.2.3 地海杂波干扰特征及抗干扰技术 300
11.2.4 其他抗干扰技术 303
11.3 抗高过载技术 308
11.3.1 光学系统的抗高过载设计 308
11.3.2 电路系统的抗高过载设计 310
11.3.3 灌封技术 311
11.4 电磁兼容技术 314
11.4.1 电磁兼容的定义 314
11.4.2 军用标准中常用的EMC测试 314
参考文献 320