引言

激光雷達在遠程測距、精確制導、大氣環(huán)境檢測、目標探測和遙感測風等領域得到廣泛應用。激光雷達的性能與發(fā)射激光光束的性能如光束束寬、發(fā)散角、光束截面分布形狀和相對目標的傳愉方向等都有密切的關系。在許多采用半導體激光器或固體激光器的雷達系統(tǒng)中，激光光束發(fā)散角一般都比較大，激光光束質量不好，不是理想的基橫模高斯光束而是含有高階模光束，從而影響了激光雷達系統(tǒng)整體性能。常采用擴束望遠鏡系統(tǒng)作為發(fā)射天線來壓縮光束發(fā)散角，但是常規(guī)發(fā)射天線體積、重量都比較大，不能用在需要小型化和輕量化的場合中，且對含有多階模的激光光束或是分布不規(guī)則的激光束的壓縮準直效果難以保證。

二元光學元件是一種對光場進行位相調(diào)制，在輸出面上通過衍射得到所需光場分布的元件，有極高的衍射效率，從理論上來講能產(chǎn)生任何形式的波前。將二元光學元件用于激光雷達的光學天線上，不僅可以實現(xiàn)對激光光束的準直，同時還可以對光波波前進行變換和整形。

根據(jù)我校激光雷達系統(tǒng)的激光參數(shù)(激光波長為1064nm，人射光束的束寬2.5nm，發(fā)散角為5mrad，雷達天線的設計要求為2出射光束為均勻圓光束半徑為5mm，發(fā)散角小于1mrad。本文采用幾何追跡法和GS算法分別設計了激光雷達系統(tǒng)的BOE光學天線，實現(xiàn)了對光束發(fā)散角的理想壓縮，以及對含高階模的激光光束的整形。從用MATLAB的仿真計算結果來看，BOE光學天線在發(fā)散角壓縮比、體積、重量及光束整形的效果上明顯優(yōu)于普通的望遠鏡發(fā)射天線。

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