角錐棱鏡的斜入射遠場衍射圖樣*

湯凱 程志恩? 鄧華榮 耿仁方 張忠萍

1) (中國科學院上海天文臺, 上海 200030)

2) (南京信息工程大學遙感與測繪工程學院, 南京 210044)

角錐棱鏡是激光反射器的主要光學組件, 在合作目標衛星激光測距中發揮著關鍵作用.精確計算角錐棱鏡的遠場衍射圖樣是估算激光測距回波能量的必要過程.本文基于角錐棱鏡的反射原理, 分析了不同激光入射方向對反射器有效反射面積的影響, 提出了一種適用范圍更廣的有效反射面積計算方法, 同時分析了激光入射方向對角錐棱鏡光學反射率的影響.在此基礎上, 應用光學標量衍射理論建立了遠場衍射圖樣算法, 分別對多種激光入射方向的鍍金屬(銀)膜和無鍍膜角錐棱鏡進行了遠場衍射圖樣仿真計算, 得到了兩類角錐棱鏡的遠場衍射圖樣分布隨入射方向變化的規律.搭建了角錐棱鏡遠場衍射圖樣測試系統, 通過實測結果與仿真計算的對比分析, 驗證了仿真計算的準確性.

1 引 言

角錐棱鏡(corner cube retro-reflector, CCR)是一種由3個兩兩正交的平面組成的立方體角結構棱鏡, 對入射光具有反向反射的能力, 已廣泛應用于干涉儀、重力儀以及衛星激光測距等研究領域.在衛星激光測距中, 地面測站通過發射激光脈沖到衛星并且接收經過星載反射器反射回來的脈沖信號來精確測量星地距離, 目前的星載激光反射器大多采用角錐棱鏡作為反射器的基本組成元件,其可大大提高回波強度和測量精度[1].

由于光在角……