水下激光灵巧引信的周视探测原理

水下周视激光近程目标探测系统安装于鱼雷前端、声呐系统之后用于探测识别水下近程目标的方位和距离信息。由于海水对激光束的衰减作用远大于空气，为充分利用发射功率增大探测距离，必须尽可能聚集发射能量、减小发射光束的发散角。受到蓝绿激光器件发展的限制，现有的大功率脉冲绿激光器体积较大，无法在鱼雷中安放多个激光发射器，故水下激光周视探测系统的激光发射模式，应采用单光束周向扫描的方式。另外，海水中存在的各种悬浮粒子对激光的散射作用，会在探测器中造成强烈的背景噪声，在选择接收模式时，为尽可能减小背景噪声应采用单接收器扫描探测的方案，利用小的探测视场角尽可能减小背景噪声的干扰。因此，水下激光引信大视场探测的最佳方案为发射光束和接收视场同步扫描的单发单收模式。

常用的同步扫描方案，是将发射器和接收器以一定角度固定在万向支架上，随支架的转动绕弹轴旋转。万向支架结构设计复杂，通常所用的大功率脉冲绿激光器体积较大且激光头中有倍频晶体和谐振腔，不宜被安装在万向支架上做高速旋转运动。为形成扫描探测的光束场和探测场，可采用扫描折转机构折转光束并带动光束旋转，从而以发射光束和回波光束的旋转代替激光器和接收器的旋转，实现绕雷轴全周向的动态探测。水下激光周视探测系统发射和接收光路设计如图9.1所示。

水下激光周视探测系统通过光束扫描折转机构，折转发射光束和接收回波的方向，并以扫描折转机构的旋转实现激光前斜向绕雷轴周向360°全向动态扫描和回波接收。激光束由激光器射出，经扫描折转机构折转后与雷轴成一定夹角经发射窗口射出，在目标表面反射后，激光回波通过接收窗口再由扫描折转机构折射后进入接收器。发射的脉冲激光随电机旋转形成与轴线有一定夹角的圆锥状光束场，如图9.2所示；同时，激光接收系统随电机旋转形成与轴线有一定夹角的圆锥状探测视场，接收来自目标的回波信号，控制系统根据所接收回波信号的方向和时间判断目标方位和距离。

图9.1　鱼雷激光引信发射和接收光路结构

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图9.2　圆锥状光束场

对于发射接收同步扫描周向探测方案，要实现对目标的方位识别，激光周视探测系统信号传输过程如图9.3所示。

图9.3　激光周视探测系统信号传输流程

激光周视探测系统包括：激光发射系统、扫描折转机构、光学整流罩、回波接收系统、距离检测系统、方位角检测系统和起爆控制系统。各子系统需实现的功能如下：激光发射系统用于出射532 nm波长的脉冲绿激光，并输出同步脉冲信号供给距离检测系统；扫描折转机构用于激光束和目标回波的偏折、旋转，实现全周向动态扫描和探测；光学整流罩形状与鱼雷外形匹配，用于隔离海水并作为发射、接收光路的一部分为激光束和目标回波提供透射通道；回波接收系统探测、识别、处理目标回波信号，并将整形后的回波脉冲实时传输给方位角检测系统和距离检测系统；距离检测系统测量回波脉冲与同步脉冲之间的时间间隔，从而解算出目标距离，同时将距离信息传递给起爆控制系统；方位角检测系统根据扫描折转机构的角度信息和激光回波信号解算出目标方位角并实时传递给起爆控制系统；起爆控制系统综合目标距离和方位角信息，基于设定的起爆策略，决定是否起爆以及起爆的方位，将起爆信号传输给战斗部。