角锥棱镜的斜入射远场衍射图样*

汤凯 程志恩† 邓华荣 耿仁方 张忠萍

1) (中国科学院上海天文台, 上海 200030)

2) (南京信息工程大学遥感与测绘工程学院, 南京 210044)

角锥棱镜是激光反射器的主要光学组件, 在合作目标卫星激光测距中发挥着关键作用.精确计算角锥棱镜的远场衍射图样是估算激光测距回波能量的必要过程.本文基于角锥棱镜的反射原理, 分析了不同激光入射方向对反射器有效反射面积的影响, 提出了一种适用范围更广的有效反射面积计算方法, 同时分析了激光入射方向对角锥棱镜光学反射率的影响.在此基础上, 应用光学标量衍射理论建立了远场衍射图样算法, 分别对多种激光入射方向的镀金属(银)膜和无镀膜角锥棱镜进行了远场衍射图样仿真计算, 得到了两类角锥棱镜的远场衍射图样分布随入射方向变化的规律.搭建了角锥棱镜远场衍射图样测试系统, 通过实测结果与仿真计算的对比分析, 验证了仿真计算的准确性.

1 引 言

角锥棱镜(corner cube retro-reflector, CCR)是一种由3个两两正交的平面组成的立方体角结构棱镜, 对入射光具有反向反射的能力, 已广泛应用于干涉仪、重力仪以及卫星激光测距等研究领域.在卫星激光测距中, 地面测站通过发射激光脉冲到卫星并且接收经过星载反射器反射回来的脉冲信号来精确测量星地距离, 目前的星载激光反射器大多采用角锥棱镜作为反射器的基本组成元件,其可大大提高回波强度和测量精度[1].

由于光在角……