一种激光扩束光学系统及其使用方法

技术领域

本申请涉及激光窃听技术领域，尤其涉及到一种激光扩束光学系统及一种激光扩束光学系统使用方法。

背景技术

远距离激光窃听系统是一种抗干扰能力强，可屏蔽常规高强度、高频度电磁干扰及周围嘈杂声响干扰，具备较远距离侦听能力的非接触式激光侦听系统。

目前现有的激光窃听系统仅通过设置于同一光轴上的物镜和负透镜组合，物镜接受携带监听信息的激光光束，负透镜实现激光扩束功能，然而该系统需要物镜和负透镜间隔较大距离实现激光扩束，导致系统体积较大，并且难以实现高倍数的激光扩束。

另外，现有的激光窃听系统一般通过设置棱镜分光，透射光通过平板玻璃后聚焦成像，导致物镜成像存在明显像差，成像质量较差；并且激光光路位置调校固定后无法灵活调节。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本申请实施例提供了一种激光扩束光学系统及其使用方法，其可以解决现有的激光窃听系统需要物镜和负透镜间隔较大距离导致系统体积较大、难以实现高倍数激光扩束，通过棱镜分光会带坏物镜成像像差，以及无法灵活调节激光光路位置的问题。

具体的，本申请提供一种激光扩束光学系统，其包括望远系统和瞄准系统；所述望远系统包括沿监听目标的反射光束传播方向依次设置的：物镜胶合透镜、反射镜、楔形分光镜和负透镜；其中，所述物镜胶合透镜接收所述监听目标的反射光束，并经所述反射镜转折光路方向后由所述楔形分光镜分光，所述楔形分光镜的反射光经所述负透镜实现激光出射；所述瞄准系统与所述望远系统共用所述物镜胶合透镜、所述反射镜和所述楔形分光镜、且还包括光电探测器，用于接收所述楔形分光镜的透射光以实现成像瞄准。

在本申请的一个实施例中，所述楔形分光镜的楔角设置为恰好实现补偿所述物镜胶合透镜的成像像差。

在本申请的一个实施例中，所述楔形分光镜可绕法线旋转，以便校正激光光束的位置。

在本申请的一个实施例中，所述反射镜与所述楔形分光镜分别对激光光束进行方向相反、且角度大小相同的反射转折。

在本申请的一个实施例中，所述物镜胶合透镜包括：互相粘接的双凸透镜和负弯月透镜，用于对激光光束进行汇聚。

另外，本申请实施例还提出一种激光扩束光学系统使用方法，适用于上述中任意一个实施例所述的激光扩束光学系统，包括：由负透镜将激光光束扩束；由物镜胶合透镜将激光光束汇聚后聚焦至监听目标，并接收所述监听目标的反射光束；由反射镜转折光路方向；由楔形分光镜分光对激光光束分光，其中反射光经所述负透镜实现激光出射，透射光被光电探测器接收以实现成像瞄准。

在本申请的一个实施例中，所述激光扩束光学系统使用方法还包括：将所述楔形分光镜的楔角设置为恰好实现补偿所述物镜胶合透镜的成像像差。

在本申请的一个实施例中，所述激光扩束光学系统使用方法还包括：使所述楔形分光镜绕法线旋转，以校正激光光束的位置。

再者，本申请实施例还提出一种电子设备，包括：存储器和连接所述存储器的一个或多个处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以实现上述任意一个实施例所述方法的步骤。

本申请实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行上述任意一个实施例所述方法的步骤。

由上可知，本申请的上述实施例可以具有以下一个或多个有益效果：

(1)通过设置瞄准系统与望远系统共用物镜胶合透镜、反射镜和楔形分光镜，楔形分光镜的反射光经负透镜实现激光出射，透射光由光电探测器接收以实现成像瞄准，并且通过楔形分光镜与负透镜对光路转折，能够有效减小系统总长，简化系统结构，实现高倍数的激光扩束；

(2)通过设置楔形分光镜进行分光成像，楔形分光镜的楔角设置为恰好实现补偿物镜胶合透镜的成像像差，相比于现有的棱镜分光方式而言能够有效提高系统的成像质量；

(3)设置楔形分光镜可绕法线旋转，可以使激光光路进行一定角度的偏移，以便灵活校正激光光束的位置，并且能够实现激光光束在一定范围内的扫描出射。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种激光扩束光学系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种激光扩束光学系统的部分结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种激光扩束光学系统使用方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以互相组合。下面将参考附图并结合实施例来说明本申请。

为了使本领域普通技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例，都应当属于本申请的保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等适用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外。术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备国有的其它步骤或单元。

还需要说明的是，本申请中多个实施例的划分仅是为了描述的方便，不应构成特别的限定，各种实施例中的特征在不矛盾的情况下可以相结合，相互引用。

如图1所示，本申请第一实施例提出一种激光扩束光学系统，例如包括望远系统和瞄准系统。所述望远系统包括沿监听目标的反射光束传播方向依次设置的：物镜胶合透镜01、反射镜3、楔形分光镜4和负透镜5。其中，物镜胶合透镜1接收所述监听目标的反射光束，并经反射镜2转折光路方向后由楔形分光镜3分光，楔形分光镜3的反射光经负透镜4实现激光出射。

具体的，例如自发光面提供的激光光束通过负透镜5实现激光扩束，再依次通过楔形分光镜4和反射镜3的反射后沿光路到达物镜胶合透镜01，物镜胶合透镜01使激光光束汇聚至监听目标，监听目标的反射光束再沿上述光路返回实现监听过程。

所述瞄准系统与所述望远系统共用物镜胶合透镜01、反射镜3和楔形分光镜4，该瞄准系统例如还包括光电探测器(如CCD像面)，用于接收楔形分光镜4的透射光以实现成像瞄准功能。

进一步的，反射镜3与楔形分光镜4例如分别对激光光束进行方向相反、且角度大小相同的反射转折。举例而言，激光光束分别与反射镜3与楔形分光镜4的法线成15°夹角，且两者反射面朝向的方向相反，以此对光路转折，能够有效减小系统总长，简化系统结构，配合物镜胶合透镜01和负透镜5的设置能够实现48倍的大扩束比。

具体的，本申请提出的激光扩束光学系统的具体参数可设置为：物镜胶合透镜01最左端到反射镜3最右端距离为151.3mm。物镜胶合透镜01右侧中心与反射镜3左侧中心的距离是120mm。反射镜3左侧中心与楔形分光镜4右侧中心的距离是104mm。楔形分光镜4左侧中心与CCD像面中心的距离是46.1mm。楔形分光镜4右侧中心与负透镜5左侧中心的距离是44.4mm。负透镜5右侧中心与发光面中心的距离是6.3mm。

如图2所示为不设置楔形分光镜4和反射镜3进行光路转折的激光扩束光学系统示意图，其镜片参数例如如下表：

可以看出系统总长明显增加，导致成本增加，并且难以实现高倍数的激光扩束，激光光路位置调校固定后无法灵活调节。

进一步的，物镜胶合透镜01例如包括：互相粘接的双凸透镜和负弯月透镜，用于对激光光束进行汇聚。具体的，物镜胶合透镜01的双凸透镜的左端曲率半径为165.5mm，右端曲率半径为-140.71mm，中心厚度为15mm，物镜胶合透镜01的负弯月透镜的左端曲率半径为-140.71mm，右端曲率半径为-580.8mm，中心厚度为5mm；反射镜3的中心厚度为5mm；楔形分光镜4的中心厚度为3mm；双凹透镜5左端曲率半径为-6.26mm，右端曲率半径为24.1mm，中心厚度为3mm。

需要说明的是，上述激光扩束光学系统的具体参数仅为一种实现方式的举例说明，在其它实施方式中，根据所需要的系统尺寸及激光扩束比进行设置即可，本申请并不以此为限制。

进一步的，楔形分光镜4的楔角例如设置为恰好实现补偿物镜胶合透镜01的成像像差，如此一来，相比于现有的棱镜分光方式而言能够有效提高系统的成像质量。在一个实施方式中，楔形分光镜4的楔角例如为33’，当然，在其它实施方式中，楔形分光镜4的楔角根据楔形分光镜4的成像像差设置即可，本申请并不以此为限制。

进一步的，楔形分光镜4例如设置为可绕法线旋转调节，可以使激光光路进行一定角度的偏移，以便灵活校正激光光束的位置，并且能够实现激光光束在一定范围内的扫描出射。

综上所述，本申请实施例提出的一种激光扩束光学系统，通过设置瞄准系统与望远系统共用物镜胶合透镜、反射镜和楔形分光镜，楔形分光镜的反射光经负透镜实现激光出射，透射光由光电探测器接收以实现成像瞄准，并且通过楔形分光镜与负透镜对光路转折，能够有效减小系统总长，简化系统结构，实现高倍数的激光扩束；通过设置楔形分光镜进行分光成像，楔形分光镜的楔角设置为恰好实现补偿物镜胶合透镜的成像像差，相比于现有的棱镜分光方式而言能够有效提高系统的成像质量；设置楔形分光镜可绕法线旋转，可以使激光光路进行一定角度的偏移，以便灵活校正激光光束的位置，并且能够实现激光光束在一定范围内的扫描出射。

如图3所示，本申请第二实施例提出一种激光扩束光学系统使用方法，例如包括步骤S1至S4。其中，步骤S1，由负透镜将激光光束扩束；步骤S2，由物镜胶合透镜将激光光束汇聚后聚焦至监听目标，并接收所述监听目标的反射光束；步骤S3，由反射镜转折光路方向；步骤S4，由楔形分光镜分光对激光光束分光，其中反射光经所述负透镜实现激光出射，透射光被光电探测器接收以实现成像瞄准。

进一步的，所述激光扩束光学系统使用方法例如还包括：将所述楔形分光镜的楔角设置为恰好实现补偿所述物镜胶合透镜的成像像差。

进一步的，所述激光扩束光学系统使用方法例如还包括：使所述楔形分光镜绕法线旋转，以校正激光光束的位置。

值得一提的是，本申请第二实施例提出的激光扩束光学系统使用方法适用于前述第一实施例中提出的激光扩束光学系统，具体的激光扩束光学系统的结构及功能可参考第一实施例所述的内容，在此不再详细讲述，且本实施例提供的激光扩束光学系统使用方法的有益效果同第一实施例提供的激光扩束光学系统的有益效果相同。

本申请第三实施例还提出一种电子设备，例如包括：至少一个处理单元、以及至少一个存储单元，其中，所述存储单元存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行如第一实施例所述的方法，且本实施例提供的电子设备的有益效果与第二实施例提供的激光扩束光学系统使用方法的有益效果相同。

本申请第四实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤，且本实施例提供的计算机可读存储介质的有益效果与第二实施例提供的激光扩束光学系统使用方法的有益效果相同。

其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、DVD、CD-ROM、微型驱动器以及磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器IC)，或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通进程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取器(Random AccessMemory，RAM)、磁盘或光盘等。

以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。