北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
针对装备运输过程中可能遭遇侦拍的风险，结合运输安全需求，分析市面上常见的4类消费级侦拍装置(手机、卡片数码相机、单反相机和数码摄像机)的光电可探测性，并实现对各装置的有效干扰。通过搭建“猫眼”激光探测、激光干扰及回波信号接收系统，重点突破典型小口径侦拍装置的探测与识别，以及“猫眼”探测端与目标端的双向成像等理论和关键技术。在此基础上分析不同距离、干扰波长和孔径情况下可见光波段激光对“猫眼”目标的探测及成像干扰效果，并提出一种图像干扰效果评价标准及不同光学侦拍装置的有效干扰阈值。实验结果表明：典型光学侦拍装置在实验距离内具有良好的光电可探测性，并且可被有效干扰；在激光束完全覆盖镜头通光孔径时，目标与装置距离越近，激光束散角越小，波段越接近人眼敏感程度最大波段(555 nm)，激光光束产生的非伤害性成像干扰效果越好。
猫眼效应 光学侦拍装置 探测 干扰 装备运输 cat-eye effect optical surveillance device detection jamming equipment transportation
1 国防科技大学 电子对抗学院, 合肥 230037
2 中国人民解放军 95865部队, 北京 102200
采用矩阵分解以及将硬边光阑窗口函数展开为复高斯函数叠加的方法, 研究了高斯光束猫眼光学系统后的光阑效应; 通过数值计算, 分析了激光的反射规律。研究表明, 入射光束束腰距离猫眼光学系统越远, 光学系统的光阑效应越大; 调整合适的正离焦量, 可以使猫眼光学系统回波光强更高。理论分析和数值计算对猫眼系统的研究具有一定的参考意义。
猫眼效应 高斯光束 硬边光阑 光强分布 cat eye effect Gaussian beam hard edge aperture intensity distribution
北京空间机电研究所 空间光学工程中心, 北京 100094
在光学系统装调中, 由于光学元件的面型误差、加工误差等影响因素的存在, 使待装调的光学系统的装调失调量并非为一个确定的准值, 而是一个范围值, 在失调量范围内, 可能存在不止一组Zernike系数符合要求, 即以像差值为判据的装调结果的解不唯一, 需要对光学系统的其他参数进行测试判断光学系统在装调阶段是否满足技术要求。介绍了一种在装调过程中, 当各项像差的Zernike系数接近设计时, 利用干涉仪、分划板、五棱镜、经纬仪等设备, 在波前测试光路中采用猫眼效应进行装调过程中的光学系统焦距的测试方法, 通过光学系统的波像差和焦距值两种测试结果判断装调工作是否符合要求。经过实际装调过程中的应用验证了该方法的有效性, 在光学系统的装调过程中将焦距值控制在±0.5%以内。
光学测量 光学装调 焦距测试 猫眼效应 波像差 optical measurement optical alignment focal length measuring cat eye effect wavefront error
西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
针对室内可见光通信系统中全光通信链路不易实现的问题,设计并搭建了一种基于离焦型猫眼逆向调制方案的室内可见光单光源全双工通信系统。该系统上下行链路相互独立,克服了传统单光源双工通信系统需要收发两端配合通信的不利因素,无须增加额外的光源就可以实现全光链路的双工通信。实验结果表明:该系统可在3.0 m的通信距离条件下实现下行5.0 Mbit/s、上行2.0 kbit/s的数据传输。
光通信 可见光 逆向调制 上行链路 猫眼效应 全双工通信 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 020601
为获取光学目标更多的特征信息、达到目标识别的目的, 文中利用不同目标回波特征受到湍流大气调制作用的差异性, 将目标回波的闪烁效应作为目标识别的手段之一。采用功率谱反演法生成随机相位屏模拟双程湍流大气扰动, 利用硬边光阑展开为有限级数和的形式以及Collins衍射积分公式推导角反射器、镜头目标和朗伯漫反射体的反射光的复振幅分布, 通过原路返回处的光强分布得到反射光的闪烁指数。分析了湍流强度和目标尺寸对上述三种目标回波的闪烁指数的影响, 并进行了实验验证。研究结果表明: 光学目标与漫反射目标回波的闪烁指数差别明显, 整体相差一个数量级, 随着口径的增大, 光学目标回波闪烁指数整体上呈现减小的趋势; 角反射器和镜头目标回波的闪烁指数在数值上差别不明显, 但可以通过多组测试结果绘制回波闪烁指数随时间的变化曲线的方法将二者进行大致的区分。该方法可以快速地从漫反射背景中识别出光学目标, 同时也为光学目标的分类识别提供了参考价值。
闪烁指数 光学目标 漫反射 湍流大气 猫眼效应 scintillation effect optical target diffuse reflection turbulent atmosphere cat eye effect 红外与激光工程
2018, 47(3): 0326002
传统的光学镜头探测主要基于回波强度(猫眼效应)来实现,但对于微型镜头而言,反射回波中存在明显的衍射现象,因此对微型镜头光阑衍射效应的研究成为一个重要的研究方向。基于角谱衍射理论,研究了微型镜头对辐照激光的空间调制特性,推导了回波光场分布的公式;仿真研究了探测距离、入射角度和光阑直径对衍射光场分布的影响,以及不同光阑直径时的最大可探测入射角,并利用搭建的激光主动探测系统对回波衍射现象进行了探测。结果表明,实际探测的衍射图样与仿真图样吻合得较好,所提理论能够准确地预测微型镜头探测回波的衍射现象。
衍射 激光主动探测 微型镜头 猫眼效应 回波光场 光学学报
2017, 37(12): 1205001
国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 合肥 230037
首先介绍了基于猫眼效应的激光主动探测方法的发展历程, 分析了离焦量、探测距离、大气湍流等因素对猫眼回波的影响; 然后介绍了激光损伤CCD的研究过程及研究现状, 分析了激光损伤CCD的机理及效果; 最后介绍了利用猫眼效应探测CCD被损伤程度的方法, 并指出了此方法的发展方向。
猫眼效应 激光损伤 cat eye effect laser damage CCD charge-coupled device (CCD)
1 电子科技大学 空天学院, 四川 成都 610054
2 西南技术物理研究所, 四川 成都 610041
光电设备具备的“猫眼效应”可以将入射的光线沿原路反射, 基于这一现象, 可以将该光学系统作为激光器的一个腔镜构成激光谐振腔。文中计算了“猫眼效应”光学系统作为激光器腔镜的等效反射率。实验中用灯泵Nd:YAG激光器, 角锥棱镜和猫眼光学系统搭建了免调激光谐振腔, 获得了激光振荡, 激光起振的同时, 在猫眼光学系统焦平面不同材质介质上留下烧痕。这种将对方光学系统作为激光器的腔镜, 激光起振即摧毁的构成, 可应用于光电对抗之中实现高效对抗。
猫眼效应 光电对抗 激光谐振腔 角锥棱镜 cat-eye effect electro-optical countermeasure laser oscillator corner cube prism 红外与激光工程
2017, 46(8): 0806002
电子工程学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 合肥 230037
激光主动探测系统的探测效果受到众多因素的影响。针对激光主动探测的应用需求, 分析了激光主动探测效果的影响因素, 建立了猫眼目标发现距离的数学模型, 分析了探测系统参数和环境参数对发现距离的影响, 仿真研究了探测性能的制约因素。研究结果表明, 激光主动探测的发现距离受到激光发散角、入射角以及大气能见度等因素的影响。对于给定的探测范围, 较小的激光发散角、较小的入射角度可以增大猫眼目标的发现距离。因此, 针对特定的应用环境, 需要选取合适的激光探测系统参数来达到最优的探测效果。
猫眼效应 回波功率 区域探测 cat-eye effect retro-reflected power region detection
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
“猫眼”效应在激光主动侦察等领域具有广泛的应用, 猫眼回波的功率分布是一项关键技术指标。激光束通过光阑会发生受限衍射, 以Collins公式为基础, 推导了猫眼回波光场的分布函数, 数值计算了探测面上的光场分布, 研究了“猫眼”系统中透镜口径、焦距以及探测距离、激光束束腰、离焦量等对猫眼回波功率分布的影响。并基于CCD搭建实验系统对猫眼回波功率分布以及衍射图样进行观测。观测结果表明: 回波光场携带明显的衍射信息; 探测器偏离成像透镜焦平面时, 有限探测距离内猫眼回波光斑的峰值功率随着探测距离的增大而先增大后减小, 最大值出现在约100 cm处。观测结果与理论数值计算吻合很好, 验证了光阑衍射效应对回波功率的分布造成了明显的影响; 研究结果对猫眼主动探测系统的研制具有很好的指导意义。
柯林公式 高斯光束 猫眼效应 反射特性 Collins formula Gaussian beam cat-eye effect reflecting properties
