Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
С освоением УФ и ИК участков спектра, что проявилось прежде всего в развитии соответствующей технологии оптических деталей и приемников излучения, тенденции создания автоматических ОЭП усилились. К настоящему времени стало возможным использовать на практике значительные преимущества автоматических ОЭП перед неавтоматическими. Основными из них являются отсутствие субъективных ошибок, большее быстродействие, большая точность, защищенность от некоторых внешних воздействий.
9 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
Очень часто ОЭП применяют для решения тех же задач, что и однотипные по назначению радиоэлектронные приборы, например, для определения угловых координат источника электромагнитного излучения (пеленгация) или определения как угловых координат источника, так и дальности до него (локация). Эти два класса приборов в какой-то степени аналогичны, поскольку в них в качестве носителя информации используется электромагнитная энергия. Часто сходны некоторые их конструктивные элементы, и при расчете иногда можно пользоваться аналогичными методами.
Однако следует отметить существенную разницу между этими приборами, возникающую прежде всего вследствие того, что они работают в различных диапазонах спектра электромагнитных волн.
Работа на больших частотах и соответственно меньших длинах волн обусловила более высокую разрешающую способность ОЭП по сравнению с радиоэлектронными приборами. Действительно, если вспомнить, например, что минимально разрешаемый при дифракции угол пропорционален отношению длины волны А, к диаметру входного зрачка системы D, т. е. X/D, то это положение легко объяснимо. Отсюда следует принципиально более высокая точность оптико-электронных (оптических) измерений, ограничиваемая разрешающей способностью, а также и другое преимущество ОЭС, заключающееся в меньших размерах и массе, поскольку при одинаковых требованиях к разрешению прибора важнейший габаритный размер D у оптической системы оказывается значительно меньшим, чем у радиоэлектронной. Для передающих систем, например, систем связи, важна более высокая направленность оптического излучения, что объясняется меньшими, чем у радиоэлектронных систем, длинами рабочих волн, а также большая емкость оптических информационных каналов связи.
Следует также отметить, что при пассивных методах работы мощность естественных источников излучения гораздо больше в оптическом диапазоне спектра (см. ниже о законах излучения тепловых источников). При этом существует и большая возможность опознания вида излучателя по характеристикам его излучения.
Новые возможности открылись перед ОЭП после создания лазеров — уникальных по многим параметрам источников электромагнитных колебаний. Очень важно такое достоинство лазеров, как высокая пространственная и временная когерентность, обеспечивающая хорошие монохроматичность и направленность лазерных пучков. Следует указать, что при включении в состав прибора лазера многие методы расчета и проектирования ОЭП, а также их элементы остаются теми же, что и при использовании обычных источников излучения. Эти ме-
10 Глава 1. Общие сведения об оптико-электронных приборах
тоды и элементы описываются в настоящей книге. Специфика систем с лазерами, достаточно полно изложенная в ряде монографий, например [11,19имн. др.], здесь не излагается.
К числу других достоинств ОЭП следует отнести возможность двойной (пространственной и временной) модуляции излучения, а также более удобную для человека визуальную форму представления информации.
Основными недостатками ОЭП по сравнению с радиоэлектронными приборами являются большее ослабление оптического излучения в мутных средах, например в атмосфере, значительное число помех в виде естественных и искусственных излучений (излучение небесных тел, ландшафта, деталей самого прибора и т. п.).
Ни один из этих классов приборов на сегодня не обладает решающими преимуществами, тем более, что в некоторых случаях признаки, отмеченные выше как достоинства, могут стать недостатками. Например, большая мощность естественных излучателей в оптической части спектра затрудняет выделение оптическими средствами объекта, незначительно отличающегося по температуре от окружающего фона. В связи с этим в наиболее сложных случаях обычно создают комбинированные, комплексные системы, включающие как оптико-электронные, так и радиоэлектронные каналы.
1.4. Краткий исторический очерк и некоторые перспективы развития оптико-электронного приборостроения
Исследования свойств оптического излучения ведутся очень давно, однако практическое использование этих свойств для передачи и приема информации в широком диапазоне спектра стало возможным лишь начиная с 30-40-х годов нашего века. Это объясняется прежде всего отсутствием до недавнего времени оптических материалов, пригодных для использования не только в видимой, но и в ИК и УФ областях оптического спектра, и приемников излучения, обладающих высокой чувствительностью в тех же областях. Кроме того, явно недостаточно были изучены некоторые общие вопросы, например, закономерности распространения оптического излучения в атмосфере и других поглощающих и рассеивающих средах.
