第9卷1997年8一光与粒子束Vo-．9，No．3Aug．．1997四象限探测器的激光破坏及其对光学制导的影响、舒柏宏陆启生张国清刘泽金(国防科拄大学应用物理秉，长沙410073)订7d3-,5弓2摘要利用YAG脉冲激光器对硅光电池四象限探测器进行了激光破坏实验，证实了破坏后的探测器用于方位角探测时相当于引人了一个固定的角偏差，并讨论了将其用于光学粤翻美键词．竺墨塑苎里堑兰兰兰二聋干、寸硅光电池四象限探测器是在同一芯片上做出四个探测器，这四个探测器具有基本相同的参数，并分别称为A、B、C与D四个象限。四象限探测器用途较为广泛，如激光准直、位移测量等，将它用于二维目标的方向定位时，目标通过探测器的前置光学系统成象到探测器表面并作离焦使用。若探测系统完全对准目标，在探测器中心形成一个圆形光斑，此时，四个象限受光面积相等，输出电压相同，通过后续电路处理，可使其输出误差为零；而当探测系统偏离目标时，光斑离开探测器中心，四个象限输出不再相等，通过处理便可得知目标在，y方向上的偏移。作为导弹制导系统的核心器件，探测系统直接影响制导武器的命中精度、抗干扰能力等。现在许多制导武器采用四象限探测方式，如激光雷达等。其基本原理是由四象限探测器探测目标的方位角信息，经处理后输进给激光制导武器控制系统以产生相应的侍服动作来进行制导。在与导弹的对抗中，较为有效的途径是对其制导系统进行光子对抗，即用强激光对其探测器进行破坏，使导弹不能有效的命中目标。1激光破坏实验我们对光学制导所常用的四象限探测器进行了模拟破坏实验。如图1所示，实验系统的两个探测器均为四象限硅光电池探测器；YAG脉冲激光器产生微秒级脉宽，每个脉冲0．4J，且经调Q后可使激光脉宽变为纳秒量级。四象限探测器的直接输出是目标成像在探测平面上的光点质心坐标(He—Ne激光的质心坐标)。在光破坏前，先将He—Ne激光调至探测器中心，然后用YAG激光对其进行烧蚀破坏，探测器输出显示He—Ne激光质心偏离原点，而事实上此时其质心并移动。圉1中探恻器2用来消除光束漂移的影响。通过对四象限探测器不同程度的破坏实验，得出了随着破坏程度的·国家863激光技术领域资助项目。l997年2月25日收蓟原稿．1997年7月4日收到修改稿舒柏宏．男，1960年1oB出生硕士．讲师：多、＼D期了维普资讯http://www.cqvip.com464强散光与粒子柬第9卷裹l不周蕞坏程度的误差■出Table1Output0rbiasduetovariouslevdoflaserdamage增加，探测器输出的偏差信号也随之增加的结论]。例如对四象限探测器A象限的破坏结果见表l。其中，轻度破坏大约占受光面积的1O、中度破坏大约2O、严重破坏大约4O。，方向偏移已归一化，即假设光斑完全偏离时为1。由于四象限探测器探测目标方位角是通过探测目标的光成象在探测平面的质心进行，所以激光破坏相当于在其进行方位角探测时引入了一个大小随破坏程度而改变的同有角偏差。Fig．1Schematicofexperimentsetup圈l试验系统结构图Fig．2HeadingerrorofmissileduetOlaserdamage图2蠹光硅坏使导弹产生信航角‰2激光破坏对导弹脱靶■的影响口]{5j导武器以其探测系统探测到的目标方位角偏差作为导航依据，而对探测器的激光破坏相当于引入了一个方位角偏差，必然对导弹引入一定的脱靶量。导弹命中目标时的脱靶量Mh与许多因素有关，一般无法通过解析方法直接得到。本文就一简单模型加以讨论。设导弹以速度U飞向一静止目标，在其距目标为工时，对其探测系统施以激光破坏，从而引入偏航角唧。此时导弹将把与真实目标偏航角为唧的虚假目标作为攻击对象，如图2所示。在飞行过程中，虚假目标与真实目标对导弹的张角将保持为这说明，随着导弹的接近，目标平面上的虚假目标逐渐靠近真实目标。设在导弹飞行的时刻，通过导弹控箭系统的纠偏，其飞行方向与虚假目标成)角，可描述为d2(f)／dr+口·d(f)／出一一却，o)，a为导弹摆动时的阻尼系数，6为导航比例因子。取口为0．5，6为1O，L为2000m，为300m／s，为0．05rad，通过计算得出如图3所示的导弹飞行轨迹。图中，纵坐标为导弹与其无偏航角时直线飞行轨迹的偏离(日)，横坐标为8o6o柏200工t／kinl。ig．3Trajectoryofmissileafterlaserdam...
