阅读说明：本技术 一种360度全视场扫描与探测的激光引信装置 (Laser fuse device for 360-degree full-field scanning and detection ) 是由 高松信 孟慧成 张兰平 郭林辉 谭昊 蒋全伟 陈晓琳 武德勇 唐淳 于 2020-11-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种360度全视场扫描与探测的激光引信装置,包括以轴线为中心旋转并沿轴线方向前进的引信柱,引信柱的周向均匀设置4路发射接收模组,每路发射接收模组包括发射模块和接收模块；发射模块包括两个相互垂直设置的激光芯片,用于发射覆盖90°视场范围的激光信号；接收模块,用于接收回波信号；发射模块、接收模块的光轴与引信柱的轴线之间具有夹角。采用本发明的一种360度全视场扫描与探测的激光引信装置,可以装载在毁伤装置中,协助主装置精确360°无死角寻找并打击目标。(The invention discloses a laser fuze device for 360-degree full-field scanning and detection, which comprises a fuze column, wherein the fuze column rotates by taking an axis as a center and advances along the axis direction, 4 paths of transmitting and receiving modules are uniformly arranged in the circumferential direction of the fuze column, and each path of transmitting and receiving modules comprises a transmitting module and a receiving module; the transmitting module comprises two laser chips which are vertically arranged, and is used for transmitting laser signals covering a 90-degree field range; the receiving module is used for receiving echo signals; and included angles are formed between the optical axes of the transmitting module and the receiving module and the axis of the fuse post. The laser fuze device capable of scanning and detecting in the 360-degree full-field can be loaded in a damage device and assists a main device to accurately find and hit a target in the 360-degree dead angle-free mode.)

一种360度全视场扫描与探测的激光引信装置

技术领域

本发明涉及一种360度全视场扫描与探测的激光引信装置，属于激光近炸引信系统技术领域。

背景技术

随着作战由传统的机械化向现代信息化的转变，及时快速的信息获取能够使得作战变得更加主动。激光引信作为一种新型的装备，能够和电场、磁场复合，使得装备系统功能多样，作战能力强。相比于其它引信，由于激光具有单色性好、方向性好的优点，因而激光引信具有抗干扰能力强、环境适应性强的优点，能够在复杂环境，如多云、多雾的条件下，依然能够表现出良好的探测能力。而且半导体激光直接用电源驱动，可以使得光学结构变得简单化，从而使整个引信系统变得小巧灵活。

引信所用激光光源一般为半导体激光光源，在占空比较高的情况下，光源所产生的热量会导致激光运行不稳定，甚至可能出现损坏现象，为了解决热问题，需要采用高导热陶瓷片进行散热。目前高重频、窄脉宽、高平均功率的半导体激光进行近距离探测是一种非常有效的手段，近炸引信的作用距离只有几米，在目标靠近时才发出起爆信号。相比于激光雷达所用的光纤激光、固体激光光源，激光引信对激光光源的功率、光束质量、单频特性要求较低，因此半导体激光光源是一种合适并且成本低廉的光源。直接探测回波信号光，接收光学系统利用望远镜缩束系统对回波信号光进行收集，电路处理上用放大器和滤波器使得信噪比提高，对电信号进行阈值判别或者设置幅值比例判决采集得到回波信号电压幅值。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种360度全视场扫描与探测的激光引信装置，本发明可以装载在毁伤装置中，协助主装置精确360°无死角寻找并打击目标。

本发明采用的技术方案如下：

一种360度全视场扫描与探测的激光引信装置，包括以轴线为中心旋转并沿轴线方向前进的引信柱，引信柱的周向均匀设置4路发射接收模组，每路发射接收模组包括发射模块和接收模块；

发射模块包括两个相互垂直设置的激光芯片，用于发射覆盖90°视场范围的激光信号；

接收模块，用于接收回波信号；

发射模块、接收模块的光轴与引信柱的轴线之间具有夹角。

在本发明中，通过在引信柱周向设置4路发射接收模组，相邻两路发射接收模组之间弧线的弧度为90°，每路发射接收模组中的发射模块设置两个相互垂直的激光芯片，以发射覆盖90°视场范围的激光信号，4路发射接收模组就能够探测目标视场360°从而实现视场全覆盖。引信柱前进旋转时探测寻找打击目标，将激光引信装置装载在毁伤装置中，协助主装置精确360°无死角寻找并打击目标；发射模块、接收模块的光轴与引信柱的轴线之间具有夹角，保证发射光的方向和光源前进方向成一定角度，使得发射光能有效向前方目标进行探测。

作为优选，所述引信柱周身均匀设置4组发射腔和接收腔。

在上述方案中，发射模块设置于发射腔内，接收模块设置于接收腔内。

作为优选，所述激光芯片为单管激光芯片。

作为优选，所述激光芯片为半导体激光芯片。

作为优选，所述激光芯片的快轴方向设置准直镜，激光芯片的慢轴方向设置光纤阵列。

作为优选，所述准直镜为非球面准直镜。

在上述方案中，激光芯片的快轴通过准直镜准直，慢轴方向用光纤阵列进行发散角的扩大和匀化，以便于覆盖90度视场。

作为优选，所述发射模块内设置管壳，管壳内设置放置激光芯片的台阶和激光芯片慢轴方向的玻璃窗口，所述玻璃窗口前表面设置光纤阵列。

在上述方案中，激光芯片设置在电路板上，电路板放置于台阶上；发射模块具有管壳腔，激光芯片集成在管壳内部，管壳固定在管壳腔内，发射模块固定在引信柱上。

作为优选，所述激光芯片通过热沉设置于电路板上。

作为优选，所述热沉为铜条。

在上述方案中，激光芯片焊接在热沉上，热沉设置于电路板上，激光芯片发出的半导体激光占空比低(约万分之一)，产热量很小，可以直接通过热沉换热，不需要使用散热装置，从而能够大大减小了发射模块的体积。

作为优选，所述电路板为高导热陶瓷电路板。

在上述方案中，使用高导热陶瓷能够对电路产生的热能进行散热。

作为优选，所述发射模块的光轴与引信柱的轴线之间的夹角，与接收模块的光轴与引信柱的轴线之间的夹角相同。

在上述方案中，夹角相同更有利于接收模块接收回拨信号。

作为优选，所述发射模块、接收模块的光轴与引信柱的轴线之间的夹角为28-38°。

在上述方案中，所述发射模块、接收模块的光轴与引信柱的轴线之间的夹角为33.56°。

在上述方案中，夹角为28-38°时，可以使得探测前方目标的效果好，特别是在33.56°时为最优的角度选择。

作为优选，所述发射模块、接收模块均设置具有与引信柱弧度匹配的定位部。

在上述方案中，将发射模块、接收模块安装到引信柱时，定位部用于定位固定。

作为优选，所述接收模块位于发射模块发射方向的前方。

在上述方案中，接收模块位于发射模块发射方向的前方，更加有利于回波信号的接收。

作为优选，所述接收模块设置圆孔，用于放置缩束望远镜系统镜片及滤波片。

在上述方案中，接收模块利用望远镜缩束系统对回波信号光进行收集。

本发明的一种360度全视场扫描与探测的激光引信装置，通过4路发射接收模组，每路发射接收模组可探测90°视角，引信装置前进过程中，4路可实现探测360°视场目标，装载在毁伤装置中，协助主装置精确360°无死角寻找并打击目标；并且激光芯片焊接在电路板集成度高。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、装置集成度高、稳定可靠、小巧灵活；

2、可探测360°视场目标，配合起爆装置在近距离处给予起爆信号TTL电平；

3、可以装载在毁伤装置中，协助主装置精确360°无死角寻找并打击目标；

4、采用主动探测的方式，能够配合战斗部精确有效打击目标；

5、发射模块不需要散热装置，大大减小了发射模块的体积。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是激光引信装置的外视图；

图2是引信柱的外视图；

图3是发射模块的外视图；

图4是接收模块的外视图；

图5是壳体的结构示意图；

图6是激光芯片与电路板示意图；

图7是激光芯片发射激光示意图；

图8是单路发射接收模组覆盖90度探测视场的示意图。

图中标记：1-引信柱、2-发射模块、3-接收模块、4-激光芯片、5-电路板、6-定位部、11-发射腔、12-接收腔、21-管壳腔、22-管壳、23-台阶、24-玻璃窗口、31-圆孔、41-热沉。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种360度全视场扫描与探测的激光引信装置，包括以轴线为中心旋转并沿轴线方向前进的引信柱，引信柱的周向均匀设置4路发射接收模组，每路发射接收模组包括发射模块和接收模块；

如图7所示，发射模块包括两个相互垂直设置的单管半导体激光芯片，用于发射覆盖90°视场范围的激光信号；

接收模块，用于接收回波信号；

如图3-4所示，发射模块、接收模块的光轴与引信柱的轴线之间具有夹角。

在本实施例中，每路发射接收模组中的发射模块发射覆盖90°视场范围的激光信号，4路发射接收模组就能够探测目标视场360°从而实现视场全覆盖。引信柱前进旋转时探测寻找打击目标，将激光引信装置装载在毁伤装置中，协助主装置精确360°无死角寻找并打击目标；发射模块、接收模块的光轴与引信柱的轴线之间具有夹角，保证发射光的方向和光源前进方向成一定角度，使得发射光能有效向前方目标进行探测。

本实施例中，引信柱长112mm，截面圆环的内径直径123mm，外径直径127mm；发射模块长32.6mm，宽22mm，高12mm；接收模块长54.9mm,宽40mm，高32mm。激光芯片发出中心波长915nm，频率20KHz，脉宽10ns，峰值功率110W的脉冲激光，根据激光引信作用距离方程推算出，可以满足在作战距离2m内的近炸引信中。

作为进一步的选择方式，在其他实施例中，如图2所示，引信柱周身均匀设置4组发射腔和接收腔，发射腔、接收腔的轴线与引信柱的轴线之间具有夹角，发射模块设置于发射腔内，接收模块设置于接收腔内，从而方便组装拆卸。

作为进一步的选择方式，在其他实施例中，采用900μm非球面准直镜对快轴方向光进行准直，激光芯片的慢轴方向设置光纤阵列；慢轴方向用光纤阵列进行发散角的扩大和匀化，以便于覆盖90度视场。

作为进一步的选择方式，在其他实施例中，如图3、5所示，发射模块内设置长宽高为22.7×18×12mm的管壳，管壳内设置放置激光芯片的台阶和激光芯片慢轴方向16×8×1.5mm的玻璃窗口，玻璃窗口前表面用紫外胶粘160根8mm长、100μm芯径的光纤阵列；激光芯片设置在电路板上，电路板放置于台阶上，发射模块具有管壳腔，激光芯片集成在管壳内部，管壳固定在管壳腔内。

作为进一步的选择方式，在其他实施例中，如图6所示，激光芯片焊接在铜条热沉上，热沉设置于高导热陶瓷电路板上，铜条热沉可以直接作为激光芯片的正极，激光芯片的负极可以通过铜柱连接到电路板；在实施例中激光芯片发出的半导体激光占空比低(约万分之一)，产热量很小，可以直接通过热沉换热，不需要使用散热装置，从而能够大大减小了发射模块的体积；使用高导热陶瓷能够对电路产生的热能进行直接散热。

作为进一步的选择方式，在其他实施例中，发射模块的光轴与引信柱的轴线之间的夹角，与接收模块的光轴与引信柱的轴线之间的夹角相同，更有利于接收模块接收回拨信号。

作为进一步的选择方式，在其他实施例中，发射模块、接收模块的光轴与引信柱的轴线之间的夹角为28-38°。

作为进一步的选择方式，在其他实施例中，发射模块、接收模块的光轴与引信柱的轴线之间的夹角为33.56°。

在实施例中夹角为28-38°时，可以使得探测前方目标的效果好，特别是在33.56°时为最优的角度选择。

作为进一步的选择方式，在其他实施例中，发射模块、接收模块均设置具有与引信柱弧度匹配的定位部，用于将发射模块、接收模块安装到引信柱时的定位固定。

作为进一步的选择方式，在其他实施例中，接收模块位于发射模块发射方向的前方，更加有利于回波信号的接收。

作为进一步的选择方式，在其他实施例中，接收模块设置圆孔，用于放置缩束望远镜系统镜片及滤波片，对回波信号光进行收集。

综上所述，采用本发明的一种360度全视场扫描与探测的激光引信装置，装置集成度高、稳定可靠、小巧灵活，可探测360°视场目标，配合起爆装置在近距离处给予起爆信号TTL电平；可以装载在毁伤装置中，协助主装置精确360°无死角寻找并打击目标；采用主动探测的方式，能够配合战斗部精确有效打击目标；发射模块不需要散热装置，大大减小了发射模块的体积。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。