光学系统在激光近炸引信系统中是一个非常重要的环节，设计的参数是否合理直接影响系统探测距离、抗干扰性等性能指标。

发射光学系统通过对激光器光束的调整，使最终发射的光束具有特定的视场，以利于完成系统功能。对于周向探测激光引信，通常使发射光束为圆盘形、扇形等形状。前向探测激光引信一般通过准直作用使发射激光能量更加集中，从而有更远的探测距离。利用比光电敏感元件感光面积大的接收光学系统，可把大部分来自目标的反射光收集并会聚到光电探测器上，大大地提高引信的灵敏度（即探测距离）。

光学发射和接收的视场保证并限制了引信的接收视角，使引信的定位精度得到保证，或者说使激光引信具有非常高的角分辨率，同时也提高了抗干扰能力，特别是人为的光电干扰。

一、发射光学系统

在前向探测激光近炸引信中，发射光学系统的主要作用就是对半导体激光器发出的激光进行准直。半导体激光器发出的激光束通常有较大束散角，典型值为12°×40°，图8-21（a）为半导体激光器辐射模式立体图，图8-21（b）为相关函数辐射能量随角度变化的示意图。为使半导体激光器发射能量更加集中在探测方向，以达到更远的探测距离，通常用凸透镜或透镜组对光束进行准直。

二、接收光学系统

激光引信中接收光学系统的主要作用是将目标反射光能量收集并会聚到光电探测器的微小光敏面积上，因此对光学系统的成像质量要求不高。另外，由于系统体积的限制，也不允许使用复杂的光学系统，通常情况使用单个透镜即可得到较好的效果。因为目标相对较远，探测器应置于透镜焦平面上，这时系统的半视场角为

图8-21　发射光学系统工作原理图

（a）半导体激光器辐射模式立体图；（b）辐射量随角度变化的示意图

或视场立体角Ω为

式中，d为探测器直径；Ad为探测器光敏面积；f′为焦距。

由式（8-17）和式（8-18）可知，接收机视场由光学镜头的焦距和光电探测器的光敏面积决定。通常，为了得到足够大的接收视场，必须选用光敏面积大的探测器或减小光学镜头焦距，但是这两种方法在实际的系统设计中都受到如下限制：(www.daowen.com)

（1）光敏面积大的探测器的成本要高得多，同时随着光敏面积增大，光电探测器的等效噪声功率也随着增大，但是这通常不会成为系统噪声的主要成分。

（2）接收光学镜头焦距的减小，必然是以增大光学镜头的径向尺寸为代价的，这对于口径受限的激光引信来说通常是不能接受的。

根据激光引信距离方程式（8-19），可知系统探测性能受光学系统影响的参数包括发射和接收光学系统的效率ηr、ηt以及视场重叠系数K（R），其中K（R）是一个可以通过设计控制的重要参数。

式中，Pr为接收功率；Pt为激光器发射功率；ηt为发射光学系统效率；ηr为接收光学系统效率；K（R）为发射视场与接收视场部分重叠造成的衰减系数（简称视场重叠系数）；ρ为目标反射率；σ为大气衰减系数；R为激光器到目标的距离；Ar为接收机光学系统孔径面积。

仔细分析K（R），发现接收视场角并非越大越好，优化的设计指标应满足以下要求：

（1）在引信作用距离内必须有重叠，理想的情况是完全重叠区在引信要求的距离附近，而在较近和较远的距离逐渐衰减，使引信只对作用距离内的目标敏感，提高引信对自然和人为干扰的抵抗能力。

（2）在引信作用距离要求分挡可调的情况下，较理想的状态是把完全重叠区设置在最远的作用距离，使重叠区随距离减小而逐渐减小，但必须保证在最小的作用距离也有足够的反射信号。这样的光学系统有利于减小由距离引起的回波信号幅度变化的范围。

图8-22示出了两种视场重叠系数K（R）的优化曲线。通常使用一般的透镜即可以实现曲线b所给出的形式。

图8-22　两种视场重叠系数K（R）的优化曲线

a—对应固定作用距离的优化曲线；b—对应作用距离可调的优化曲线