В учебном пособии рассмотрены основные методы поиска оптимальных решений в проектировании лазерных систем.
Предназначено для самостоятельной работы, которая позволяет изучить теоретический материал и получить необходимые навыки расчета и проектирования оптико-электронных приборов.
Рекомендовано студентам специальности 131200 «Лазерные системы в ракетной технике и космонавтике» дневного факультета, изучающих дисциплину «Проектирование лазерных систем».
Из предисловия: Оптико-электронные системы все больше входят в повседневную жизнь людей. Основными областями применения оптико-электронных систем являются геодезия и картография, строительное и горное дело, траекторные измерения космических объектов в системах Земля—Космос и космических комплексах (сближение и стыковка), калибровка радиолокационных измерителей и получение метеоинформации, управление оружием и системой передачи информации, медицинское оборудование и многое др. Часто оптико-электронные системы работают в комплексе с системами других диапазонов.
Перечисленные области применения оптико-электронных систем представляют собой очень сложные комплексы, требующие особого подхода к проектированию и разработке. Разработчик должен обладать широким кругозором и иметь знания из других областей техники. Разработка оптико-электронных систем требует нестандартного мышления и способностей коллективов разработчиков в совместной работе над проектом.
Подходы к решению нестандартных задач рассмотрены в первой главе учебного пособия. В зависимости от поставленной задачи для оптической системы необходимо выбрать частотный диапазон, обеспечивающий оптимальное решение. Для решения поставленной задачи разработчик должен знать условия распространения волн оптического диапазона в различных средах. Спектральные свойства различных сред можно найти в специальной справочной литературе, однако для правильной оценки разработчик должен иметь общее представление о различных свойствах сред распространения.
Основы спектрального анализа атмосферы для различных участков волн оптического диапазона приводятся во второй главе. Одним из основных преимуществ оптических систем перед системами радиодиапазона является повышенная информативность.
Для более эффективного использования этого преимущества разработчик оптических систем должен иметь представления о рассеивающих свойствах различных объектов и характеристиках отраженных сигналов в оптическом диапазоне. Данные вопросы рассматриваются в третьй главе.
При проектировании системы, обеспечивающей высокую эффективность, разработчик должен уметь создавать сценарий (алгоритм) работы системы, а также составлять ее энергетическую модель. Этим вопросам посвящена четвертая глава.
Как и в любой другой системе, выполнение поставленной задачи обеспечивается при получении соответствующих характеристик конкретных элементов, входящих в состав системы. Разработчик должен уметь рассчитать и выбрать параметры как источников излучения, так и его приемников, проводить габаритный расчет параметров приемных систем, выбирать параметры сканирующих систем. Помимо этого, в круг задач решаемых разработчиком на этапе проектирования входит также расчет и выбор динамических параметров оптических системы, таких, как например вид модуляции рабочего сигнала, полоса пропускания оптического тракта и т. д.
