專利名稱：一種基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光學逆向識別系統(tǒng)的核心是光學逆向調(diào)制器，逆向調(diào)制器不僅能夠原路反射入射的激光光束，更關(guān)鍵的是，它同時還能夠?qū)Ψ瓷浼す夤馐M行調(diào)制。應用光學逆向調(diào)制技術(shù)的識別系統(tǒng)采用調(diào)制逆向回波進行通信，免去了其中一個終端的跟瞄系統(tǒng)，減輕了其中一個終端的體積和重量，增加了識別系統(tǒng)的靈活性。光學逆向調(diào)制器可以采用的方案有多種， 其性能主要與調(diào)制器件有關(guān)，比如液晶器件，多量子阱器件，微機電系統(tǒng)(MEMS)器件，衰減全反射調(diào)制器件等。光學逆向調(diào)制器按結(jié)構(gòu)分主要有兩類棱鏡反射型和“貓眼”結(jié)構(gòu)回波調(diào)制型。對于棱鏡反射型，改變反射率的方式有多種，其中一種類型包括:MEMS調(diào)制、衰減全反射調(diào)制等，這種類型的光學逆向調(diào)制器主要需要解決一下關(guān)鍵技術(shù)調(diào)制面的制作技術(shù)和高性能調(diào)制材料的研制。另一種調(diào)制是利用調(diào)制器件有規(guī)律的開關(guān)來進行回波調(diào)制，調(diào)制器件包括鐵電液晶光閥、電光相位調(diào)制器、多量子阱器件等，這種類型的光學逆向調(diào)制器主要受限于調(diào)制器件的特性，目前大面積高速光調(diào)制器件的制作仍是一個難點。“貓眼”效應逆向調(diào)制器利用“貓眼”的后向反射特性來達到調(diào)制目的，其調(diào)制方式包括離焦調(diào)制和吸收型調(diào)制。國外對于逆向調(diào)制技術(shù)非常重視并進行過大量的研究。國內(nèi)對于逆向調(diào)制技術(shù)的研究起步較晚，相關(guān)的文獻專利還比較少。這方面的專利目前僅有電子科技大學的《一種基于光載流子的光學逆向調(diào)制器》，采用的是棱鏡反射型結(jié)構(gòu)、吸收型調(diào)制方式。報道了實用化的逆向調(diào)制器的文獻有電子科技大學的《大視場“貓眼”結(jié)構(gòu)光學逆向調(diào)制器研究》和 《基于超磁致伸縮材料的光學逆向調(diào)制器初步研究》，前者報道的是利用螺旋位移器來實現(xiàn)離焦調(diào)制，后者是基于超磁致伸縮材料的，采用的是棱鏡反射型結(jié)構(gòu)。本發(fā)明是一種基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)，采用增強的離焦調(diào)制方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提供一種基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)。該逆向識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單合理，響應速度快，抗電磁干擾能力強、視場角大、方向性強。針對上面提出的問題，本發(fā)明提供了一種基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)包括信號處理電路1、發(fā)射接收模塊2、光束調(diào)整單元3、透鏡4、反射面5、壓電器件6和信號加載電路7。按照本發(fā)明所提供的基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射接收模塊2能夠發(fā)射光并接收逆向反射光。
按照本發(fā)明所提供的基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)，其特征在于，所述光束調(diào)整單元3能夠?qū)Πl(fā)射接收模塊2發(fā)出的光擴束準直。按照本發(fā)明所提供的基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)，其特征在于，所述反射面5位于透鏡4的后焦平面上，兩者構(gòu)成貓眼結(jié)構(gòu)。該貓眼結(jié)構(gòu)具有將任意角度入射的光線逆向返回的特性。按照本發(fā)明所提供的基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)，其特征在于，所述壓電器件6與反射面5緊密耦合，壓電器件6是一種壓電復合器件，能在實現(xiàn)前后位移的同時具有凹凸形變，帶動反射面5具有相同的運動特征。通過反射面5的前后位移實現(xiàn)離焦調(diào)制方式對逆向反射光光強進行調(diào)制，并通過反射面5的凹凸形變極大加強調(diào)制效果和視場范圍。按照本發(fā)明所提供的基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)，其特征在于，所述信號加載電路7能夠產(chǎn)生驅(qū)動壓電器件6的驅(qū)動信號，并能在其上加載識別碼。按照本發(fā)明所提供的基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)，其特征在于，所述信號處理電路1能夠處理發(fā)射接收模塊2的輸出信號，并提取目標的識別碼信息， 以此進行目標識別。


圖1是本發(fā)明所提供的基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，；圖2是本發(fā)明所應用的一個信號處理電路示意圖；圖3是本發(fā)明所應用的3個發(fā)射接收模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明所應用的一個光束調(diào)整單元示意圖；圖5是本發(fā)明所應用的一個信號加載電路示意圖；圖6是普通離焦調(diào)制型的貓眼結(jié)構(gòu)離焦時的等效光路圖；圖7是貓眼結(jié)構(gòu)中透鏡焦距不同時，反射光能量隨離焦量變化的曲線圖；圖8是本發(fā)明所應用的增強的離焦調(diào)制型的貓眼結(jié)構(gòu)離焦時的光路圖其中，圖1中，1、信號處理電路，2、發(fā)射接收模塊，3、光束調(diào)整單元，4、透鏡，5、反射面，6、壓電器件，7、信號加載電路；圖2中，11、濾波電路，12、檢波電路，13、整形電路，14、 信號顯示器；圖3中，21、單發(fā)射單接收結(jié)構(gòu)，22、單發(fā)射雙接收結(jié)構(gòu)，23、單發(fā)射四接收結(jié)構(gòu)，211、221、231 為光源，212、222、223、232、233、234、235 為光電探測器；圖 4 中，31、32 為透鏡；圖5中，71、放大電路，72、調(diào)制輸入控制電路，73、超聲驅(qū)動電路。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖以及實例對本發(fā)明作進一步的說明。如圖1所示，系統(tǒng)包括信號處理電路1、發(fā)射接收模塊2、光束調(diào)整單元3、透鏡4、 反射面5、壓電器件6和信號加載電路7。信號處理電路1的一個具體例子如圖2所示，包括濾波電路11、檢波電路12、整形電路13和信號顯示器14。圖3所示為3種發(fā)射接收模塊2的結(jié)構(gòu)的例子，以下都是以單發(fā)射單接收結(jié)構(gòu)21為例加以說明，包括光源211和光電探測器212。光源211為任意波長的激光或發(fā)光二極管。光電探測器212能檢測光源211所發(fā)出的光。為增強接收效果，實現(xiàn)更遠距離探測，可以采用單發(fā)射雙接收結(jié)構(gòu)22或單發(fā)射四接收結(jié)構(gòu)23。光束調(diào)整單元3的一個具體例子如圖4所示，包括透鏡31和透鏡32，透鏡31的后焦點與透鏡32的前焦點重合。反射面5為對光源211發(fā)出的光有較好反射率的材料，如鋁、銅、銀或金。反射面 5位于透鏡4的后焦平面上，兩者構(gòu)成貓眼結(jié)構(gòu)，其具有將任意角度入射的光線逆向返回的特性。壓電器件7采用的是壓電復合材料。信號加載電路7的一個具體例子如圖5所示，包括放大電路71、調(diào)制輸入控制電路 72和超聲驅(qū)動電路73。本發(fā)明運用的基本原理光源211發(fā)出的光通過光束調(diào)整單元3的擴束準直作用后，傳播一定距離照射到透鏡4和反射面5組成的貓眼結(jié)構(gòu)。此時，反射面5位于透鏡4的后焦平面處，貓眼結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生很強的逆向反射。信號加載電路7中的超聲驅(qū)動電路73能夠產(chǎn)生超聲驅(qū)動信號，并通過調(diào)制輸入控制電路72在其上加載數(shù)字調(diào)制信息，經(jīng)放大電路71 放大之后作用于壓電器件6。數(shù)字信號為“0”時，壓電器件6不工作，與壓電器件6緊密耦合的反射面5還是位于透鏡4后焦平面處，產(chǎn)生很強的逆向反射，數(shù)字信號為“1”時，壓電器件6工作，反射面5偏離透鏡4后焦平面，離焦時的等效光路圖如圖6所示。圖7描述的是貓眼結(jié)構(gòu)中透鏡焦距分別為10mm、25mm、55mm、85mm時，反射光能量隨離焦量的變化，當反射面5偏離透鏡4后焦平面一定距離時，入射光無法有效反射，光電探測器212將接收到微弱的逆向反射光信號。因此，通過一定的“0”、“1”序列調(diào)制的超聲驅(qū)動信號經(jīng)放大后作用在壓電器件6上，反射面5將按照調(diào)制序列在焦平面和離焦情況下交替振動，如此，反射光的強度就被調(diào)制了。本發(fā)明采用的壓電器件6是壓電復合材料，工作時，它除了會和一般的壓電材料那樣平移振動，還會有前后鼓動，離焦時的實際光路如圖8所示。鼓動造成反射面變?yōu)榍?，這種結(jié)構(gòu)能進一步減弱離焦時的反射光光強，是為增強的離焦調(diào)制方式。光電探測器212接收到強度經(jīng)過調(diào)制的逆向反射光后將信號輸出到濾波電路11進行濾波，去除雜波信號后，送至檢波電路12進行檢波，將檢波后的信號通過整形電路13進行整形，得到目標識別碼信息，由信號顯示器14顯示。運用這種原理，在目標身上通過信號加載電路7預置一個數(shù)字信號S(t)，作為目標的識別碼序列，光到達目標時，貓眼結(jié)構(gòu)將依據(jù)S(t)調(diào)制逆向反射光光強，光電探測器 212接收逆向反射光信號，信號處理電路1處理光電探測器212的輸出信號，并從中提取出 S(t)識別碼序列，進行目標識別。該光學逆向識別系統(tǒng)方向性強、反應速度快、結(jié)構(gòu)簡單、視場角大、抗電磁干擾能力強，極大地降低動載體之間目標識別的成本和難度。
權(quán)利要求
1.一種基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)包括信號處理電路1、發(fā)射接收模塊2、光束調(diào)整單元3、透鏡4、反射面5、壓電器件 6和信號加載電路7;
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射接收模塊2能夠發(fā)射光并接收逆向反射光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)，其特征在于，所述光束調(diào)整單元3能夠?qū)Πl(fā)射接收模塊2發(fā)出的光擴束準直。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)，其特征在于，所述反射面5位于透鏡4的后焦平面上，兩者構(gòu)成貓眼結(jié)構(gòu)。該貓眼結(jié)構(gòu)具有將任意角度入射的光線逆向返回的特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)，其特征在于，所述壓電器件6與反射面5緊密耦合，壓電器件6是一種壓電復合器件，能在實現(xiàn)前后位移的同時具有凹凸形變，帶動反射面5具有相同的運動特征。通過反射面5的前后位移實現(xiàn)離焦調(diào)制方式對逆向反射光光強進行調(diào)制，并通過反射面5的凹凸形變極大加強調(diào)制效果和視場范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)，其特征在于，所述信號加載電路7能夠產(chǎn)生驅(qū)動壓電器件6的驅(qū)動信號，并能在其上加載識別碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)，其特征在于，所述信號處理電路1能夠處理發(fā)射接收模塊2的輸出信號，并提取目標的識別碼信息， 以此進行目標識別。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于壓電器件的貓眼結(jié)構(gòu)的光學逆向識別系統(tǒng)，它包括信號處理電路1、發(fā)射接收模塊2、光束調(diào)整單元3、透鏡4、反射面5、壓電器件6和信號加載電路7。其中，反射面5位于透鏡4的焦平面處，兩者構(gòu)成貓眼結(jié)構(gòu)。該貓眼結(jié)構(gòu)完成對入射到反射面5的入射光的逆向反射，并由發(fā)射接收模塊2接收逆向反射光。所述的光學逆向識別系統(tǒng)由信號加載電路7加載識別碼信息并驅(qū)動壓電器件6去帶動反射面5，使反射面5出現(xiàn)凹凸變形并離開透鏡4的焦平面，導致貓眼逆向器的逆向效率發(fā)生變化，引起發(fā)射接收模塊2接收信號的強度發(fā)生變化，從而實現(xiàn)加載信號7中的加載信號傳遞至信號處理電路1，之后由信號處理電路1從中提取出識別碼信息，最終實現(xiàn)目標識別。
文檔編號G02B26/02GK102324028SQ20111015358
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者嚴來軍, 彭善忠, 段海洋, 王靜, 趙斌興, 高椿明, 龔艷麗 申請人:嚴來軍, 彭善忠, 高椿明