Способ лазерной локации и устройство для его осуществления

Способ лазерной локации и устройство для его осуществления

Реферат

 

Изобретение относится к области лазерной локации и квантовой электроники. Достигаемый технический результат - повышение дальности действия лазерной локационной системы; повышение чувствительности приема слабых оптических сигналов, отраженных от объекта; реализация предельно высокой чувствительности приема, соответствующей квантовому пределу, обусловленному дискретной квантовой структурой электромагнитного поля; прием и регистрация однофонового импульса с отношением сигнал/шум q = 1,5 в ближнем ИК-диапазоне без применения средств охлаждения приемной аппаратуры. Согласно предлагаемому способу после спектральной селекции оптического излучения с помощью активного квантового фильтра (АКФ) определяют величину пространственного угла приема излучения на выходе АКФ, разделяют его на парциальные потоки, устанавливают величину пространственного парциального узла приема каждого из парциальных потоков излучения равной дифракционному пространственному углу приема сигналов на выходе АКФ, измеряют средний уровень флуктуаций спонтанного излучения в парциальном угле приема на выходе и входе АКФ и коэффициент усиления АКФ, устанавливают оптимальный режим работы АКФ, характеризующийся минимальным уровнем собственных шумов АКФ, приведенных ко входу, и исключением влияния на чувствительность приема собственных шумов фотоприемной многоэлементной матрицы. Устройство, осуществляющее способ, позволяет реализовать указанный технический эффект, который подтвержден экспериментально при лабораторных испытаниях. 2 с. и 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к лазерной локации и к квантовой электронике.

Изобретение может быть использовано в лазерных локационных системах для наведения лазерного излучения на наблюдаемые движущиеся воздушные и космические объекты, определения параметров движения удаленных объектов.

Известен способ наведения лазерного излучения на объект [1], заключающийся в приеме излучения, отраженного от объекта, формировании изображения объекта, определении его угловых координат, формировании вспомогательного лазерного излучения, формировании рабочего лазерного излучения.

К недостаткам данного способа следует отнести невысокую дальность действия вследствие ограниченной чувствительности при приеме слабых оптических сигналов, отраженных от объекта.

Известен способ наведения излучения на объект [2], заключающийся в подсвете объекта импульсами зондирующего лазерного излучения, спектральной селекции и усилении отраженного от объекта зондирующего излучения, формировании изображения объекта, определении его угловых координат.

К недостаткам данного способа следует отнести ограниченную дальность действия вследствие невысокой чувствительности при приеме слабых оптических сигналов, отраженных от удаленного объекта, подсвеченного зондирующим лазерным излучением.

В качестве прототипа выбран способ наведения излучения на движущийся объект [3], заключающийся в формировании лазерного излучения, подсвете им объекта, приеме отраженного от объекта излучения, спектральной селекции его на рабочей длине волны _раб, разделении потока излучения на N парциальных потоков, направлении каждого из парциальных потоков излучения на соответствующий парциальный фоточувствительный элемент многоэлементного матричного фотоприемника, принятии решения о наличии объекта при превышении одним из N парциальных потоков излучения амплитудного порога, коррекции доплеровского сдвига частоты отраженного от объекта излучения.

К недостаткам данного способа следует отнести невысокую дальность действия вследствие ограниченной чувствительности приема слабых сигналов, отраженных от удаленного объекта. Невысокая чувствительность приема слабых сигналов обусловлена влиянием собственных флуктуационных шумов при выполнении операции спектральной селекции и усиления оптических сигналов, отраженных от удаленного объекта. Влияние собственных шумов спектрального селектора - активного квантового фильтра (АКФ) - обусловлено неоптимальным режимом его работы, при котором собственные квантовые (спонтанные) шумы снижают чувствительность приема слабых оптических сигналов. Это приводит к уменьшению потенциала и дальности действия лазерной локационной системы, реализующей данный способ наведения лазерного излучения.

В качестве прототипа для устройства, реализующего предлагаемый способ лазерной локации, выбрано устройство, реализующее способ - прототип [3].

Достигаемым техническим результатом является повышение дальности действия лазерной локационной системы, реализующей предлагаемый способ лазерной локации, повышение чувствительности приема слабых сигналов, отраженных от объекта, реализация предельно высокой чувствительности, ограниченной квантовой природой электромагнитного поля, реализация приема однофотонных импульсных сигналов.

Новый технический результат достигается следующим.

1. В известном способе, заключающемся в формировании лазерного излучения, подсвете им объекта, приеме отраженного от объекта излучения, спектральной селекции его на рабочей длине волны _раб, разделении потока излучения на N парциальных потоков, направлении каждого из N парциальных потоков излучения на соответствующий парциальный фоточувствительный элемент многоэлементного матричного фотоприемника и принятии решения о наличии объекта при превышении одним из N парциальных потоков излучения амплитудного порога, до подсвета объекта определяют по данным внешнего целеуказания величину пространственного угла приема оптического излучения, отраженного от объекта, определяют в соответствии с ним величину пространственного угла приема оптического излучения на выходе спектрального селектора - активного квантового фильтра (АКФ), при разделении потока излучения на N парциальных потоков устанавливают величину пространственного парциального угла приема _п каждого из N парциальных потоков излучения равной дифракционному пространственному углу приема сигналов на выходе АКФ, осуществляют измерение среднего уровня флуктуации спонтанного излучения в пространственном парциальном угле приема _п на выходе АКФ E_фвых, измеряют коэффициент усиления АКФ К_у на рабочей длине волны _раб в полосе спектральной селекции входного оптического излучения, определяют средний уровень флуктуации спонтанного излучения на входе АКФ в пространственном парциальном угле приема _п, изменяют режим работы активного квантового фильтра (АКФ) до получения коэффициента усиления K_у, при котором средний уровень флуктуации спонтанного излучения в пространственном парциальном угле приема _п на выходе АКФ E_фвых превосходит средний уровень собственных шумов в соответствующем этому парциальному углу приема _п парциальном фоточувствительном элементе многоэлементного матричного фотоприемника, а средний уровень флуктуации спонтанного излучения на входе АКФ E_фвх - минимален, формируют на входе АКФ при установленном режиме работы АКФ оптический контрольный сигнал E_к на рабочей длине волны _раб c уровнем, большим среднего уровня флуктуации спонтанного излучения на входе АКФ E_к > E_фвх, в пространственном парциальном угле приема _п, направляют сформированный оптический контрольный сигнал на вход АКФ, измеряют уровень усиленного оптического контрольного сигнала на выходе АКФ в одном из пространственных парциальных углов приема _п, устанавливают в соответствии с ним величину амплитудного порога приема сигналов в каждом из пространственных парциальных углов приема _п на выходе АКФ, после осуществления приема отраженного от объекта излучения и его спектральной селекции на _раб судят о наличии объекта по превышению принятым и усиленным оптическим сигналом на выходе АКФ установленного амплитудного порога приема сигналов в одном или одновременно в нескольких пространственных парциальных углах приема _п, при этом величины: S_d - площадь зоны предполагаемого нахождения объекта и R_d - дальность до объекта - получают по данным внешнего целеуказания; отношение световых диаметров приемного телескопа D₁ и активного квантового фильтра D₂.

2. Измерение среднего уровня флуктуации спонтанного излучения в пространственном парциальном угле приема _п на выходе активного квантового фильтра E_фвых осуществляют путем определения величины среднего уровня флуктуационных шумов на выходе парциального фоточувствительного элемента U_откр матричного многоэлементного фотоприемника, регистрирующего спонтанное излучение с выхода АКФ, распространяющееся в соответствующем этому фоточувствительному элементу пространственном парциальном угле приема _п, определяют величину среднего уровня собственных флуктуационных шумов на выходе парциального фоточувствительного элемента U_закр при отсутствии воздействия спонтанного излучения с выхода АКФ на фоточувствительный элемент, а средний уровень флуктуации спонтанного излучения E_фвых определяют в соответствии с формулой при этом средний уровень флуктуационных шумов на выходе парциального фоточувствительного элемента определяют в соответствии с формулой где - квадрат амплитуды выброса шумового напряжения на выходе фоточувствительного элемента, t_i - величина одного временного дискрета измерения шумового напряжения, N - число дискретных временных интервалов за весь период измерения 3. Измерение коэффициента усиления АКФ К_у на рабочей длине волны _раб в полосе спектральной селекции входного сигнала осуществляют путем формирования на входе АКФ оптического контрольного сигнала E_к на рабочей длине волны _раб, измеряют уровень E_квх, направляют его на вход АКФ в направлении распространения входного оптического сигнала, измеряют уровень оптического контрольного сигнала после прохождения АКФ на его выходе E_{к вых} и определяют величину коэффициента усиления АКФ по двум измеренным значениям уровней оптического контрольного сигнала на входе и выходе АКФ 4. Оптический контрольный сигнал E_к на рабочей длине волны _раб формируют путем ответвления части спонтанного излучения АКФ, например, со входа АКФ, временной модуляции ответвленного излучения, ослабления его уровня, измерения уровня сформированного оптического контрольного сигнала, распространяющегося в пространственном парциальном угле приема _п, и направляют сформированный оптический контрольный сигнал на вход АКФ по направлению распространения входного оптического сигнала.

5. Изменение режима работы АКФ осуществляют путем изменения уровня накачки активного вещества АКФ и изменения давления и состава рабочей газовой смеси активного вещества АКФ.

6. В известное устройство, содержащее установленные на первой оптической оси источник лазерного излучения на рабочей длине волны _раб с блоком накачки, поворотное зеркало с приводом зеркала и блоком управления приводом зеркала, установленные на второй оптической оси приемный телескоп, входом связанный с поворотным зеркалом, активный квантовый фильтр с блоком накачки, вогнутое зеркало, отражательное зеркало, фотоприемную матрицу и блок обработки и информации, входы которого подключены к выходам фотоприемной матрицы, а выходы подключены к блоку накачки и блоку управления приводом поворотного зеркала, введены поляризационный фильтр, интерференционный фильтр, управляемая диафрагма, последовательно установленные на второй оптической оси между отражательным зеркалом и фотоприемной матрицей, блок управления управляемой диафрагмой, подключенный к выходу блока обработки информации, последовательно установленные на третьей оптической оси уголковый отражатель, оптический модулятор с блоком управления, полупрозрачное зеркало, блок сменных фильтров с блоком управления и второе отражательное зеркало с блоком перемещения зеркала, оптически связывающее блок сменных фильтров с оптическим входом активного квантового фильтра, фотоприемник, установленный в фокусе линзы, оптический вход которой через полупрозрачное зеркало связан с оптическим выходом модулятора света, блок наполнения рабочим веществом и блок наполнения буферным веществом, подключенные к кювете активного квантового фильтра, при этом выход фотоприемника подсоединен ко входу блока обработки информации, управляющие входы блока перемещения второго отражательного зеркала, блока управления блоком сменных фильтров, блока управления оптическим модулятором, блоков наполнения рабочим веществом и буферным веществом подключены к управляющим выходам блока обработки информации.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего предложенный способ, где введены следующие обозначения: 1. Источник лазерного излучения на рабочей длине волны _раб .

2. Блок накачки.

3. Поворотное зеркало.

4. Привод и блок управления поворотным зеркалом.

5, 6. Приемный телескоп.

5. Вогнутое зеркало телескопа.

6. Выпуклое зеркало телескопа.

7. Активный квантовый фильтр (АКФ).

8. Блок накачки АКФ.

9. Блок наполнения рабочим веществом.

10. Блок наполнения буферным веществом.

11. Вогнутое зеркало.

12. Первое отражательное зеркало.

13. Управляемая диафрагма.

14. Блок управления диафрагмой 13.

15. Фотоприемная матрица.

16. Блок обработки информации.

17. Второе отражательное зеркало.

18. Блок перемещения.

19. Блок сменных фильтров с блоком управления 20.

21. Полупрозрачное зеркало.

22. Оптический модулятор.

23. Блок управления оптическим модулятором.

24. Уголковый отражатель.

25. Линза.

26. Диафрагма.

27. Фотоприемник.

28, 29. Входная и выходная диафрагмы АКФ.

30. Блок - распределитель сигналов внешнего целеуказания (ВЦУ). (В состав устройства не входит).

31. Поляризационный фильтр.

32. Интерференционный фильтр.

Принцип действия и реализация предлагаемого способа заключаются в следующем.

По данным внешнего целеуказания (ВЦУ) от блока 30 в блок обработки информации 16 поступает информация об ожидаемых угловых координатах объекта и дальности до объекта R_д. По предполагаемым угловым координатам объекта блок информации 16 вырабатывает команды, поступающие в блок управления 4 приводом поворотного зеркала 3, в результате чего поворотное зеркало 3 ориентируют в направлении предполагаемого нахождения объекта.

Осуществляют формирование импульса зондирующего излучения с помощью лазерного генератора 1 и подсвет объекта сформированным импульсом излучения. Прием отраженного от объекта оптического сигнала осуществляют посредством поворотного зеркала 3 и приемного телескопа 5, 6.

Приемный телескоп состоит из вогнутого зеркала 5 и выпуклого зеркала 6, которые осуществляют уменьшение диаметра пучка принимаемого излучения D₁ до диаметра рабочей зоны D₂ активного квантового фильтра 7 (АКФ). АКФ 7 осуществляет спектральную селекцию и усиление оптического сигнала, отраженного от объекта, на рабочей длине волны _раб. Спектральную селекцию в узкой полосе приема на _раб осуществляют АКФ 7 путем квантового усиления проходящего через АКФ 7 оптического излучения в пределах полосы приема АКФ . Коэффициент усиления K_у в АКФ 7 в пределах его полосы достигает значительных величин K_у 10³ - 10⁴ в зависимости от режима работы АКФ. Оптическое излучение вне полосы квантового усиления проходит через АКФ 7 без изменения. Вследствие этого достигается спектральная селекция оптического излучения с высокой степенью подавления излучения вне полосы приема за счет значительного усиления излучения, попадающего в полосу приема , и отсутствия усиления излучения вне полосы .

До подсвета объекта зондирующим излучением определяют пространственный телесный угол приема _п оптического излучения, отраженного от объекта. Пространственный угол приема _п определяют по данным внешнего целеуказания с помощью блока обработки информации 16 следующим образом. По данным ВЦУ в блок 16 поступает информация о предполагаемой дальности R_д до объекта, а также информация о предполагаемой величине площади S_д нахождения объекта на данной предполагаемой дальности R_д. Полученные две величины S_д [м²] и R_д [м] определяют пространственный (телесный) угол, под которым видна зона предполагаемого нахождения объекта из точки нахождения приемного телескопа (поз. 5, 6). Данный пространственный угол является углом приема _п оптического излучения, отраженного от объекта. Выраженный в стерадианах пространственный угол приема _п определяют по следующей формуле: (1) где радиус площади S_д предполагаемого нахождения объекта на дальности R_д. Определение пространственного угла приема _п по данным S_д и R_д от ВЦУ осуществляют в блоке обработки информации 16. Пространственный угол приема _п характеризует все возможные направления, откуда возможен приход оптического сигнала, отраженного от объекта, подсвеченного зондирующим излучением от лазерного генератора 1. Оптическое излучение, поступающее на вход приемного телескопа (5, 6) со всех указанных направлений в пределах пространственного угла приема _п подвергают спектральной селекции и усилению в активном квантовом фильтре 7 (АКФ). Приемный телескоп (5, 6) осуществляет уменьшение светового диаметра D₁ входного светового потока до диаметра D₂ АКФ 7. При этом пространственная угловая ширина светового пучка на выходе приемного телескопа (5, 6) и соответственно на входе и выходе АКФ 7 возрастает в m² раз, где - кратность приемного телескопа. На основании этого и полученных данных о величине пространственного угла приема на входе приемного телескопа _п определяют величину пространственного угла приема _ф оптического сигнала на выходе АКФ 7 по следующей формуле: Определение пространственного угла приема _ф (2) на выходе АКФ 7 осуществляют посредством блока обработки информации 16.

Усиленное и спектрально отселектированное излучение с выхода АКФ 7 поступает на вогнутое зеркало 11, выполняющее роль фокусирующей линзы (отражательного исполнения). В фокусе вогнутого зеркала 11 установлена фоточувствительная площадка фотоприемной матрицы 15, которая представляет собой многоэлементный матричный фотоприемник. Отражательное зеркало 12 служит для изменения направления хода лучей. Поляризационный фильтр 31 служит для выделения излучения одной поляризации, аналогичной поляризации зондирующего лазерного излучения, сформированного лазерным генератором 1. Одновременно поляризационный фильтр 31 осуществляет снижение в 2^а раза интенсивности спонтанных шумов АКФ 7, так как собственное спонтанное излучение АКФ 7 неполяризовано и, следовательно, имеет две ортогоканально поляризованные независимые составляющие с равной средней интенсивностью. Интерференционный фильтр 32 осуществляет подавление фоновых световых помех, лежащих вне полосы спектральной селекции и усиления АКФ 7. Это дополнительно повышает помехоустойчивость при приеме слабых оптических сигналов. Фотоприемная матрица (ФПМ) 15 содержит n х n элементарных парциальных фоточувствительных элементов, каждый из которых имеет линейный размер (диаметр) 2 r [мм] и площадь r² [мм²]. Каждый парциальный фоточувствительный элемент ФПМ 15 содержит отдельный электронный усилитель электрического сигнала, выход которого по отдельности подключен к соответствующему входу блока обработки информации 16. При этом осуществляют раздельную регистрацию величины светового сигнала, поступающего на каждый парциальный фоточувствительный элемент ФПМ 15, и передают эту информацию в блок обработки информации 16. Поток оптического излучения с выхода АКФ 7, распространяющийся в пределах пространственного угла приема _ф, определенного ранее в соответствии с (2), разделяют на N парциальных потоков, каждый из которых направляют на соответствующий парциальный фоточувствительный элемент фотоприемной матрицы ФПМ 15 - матричного многоэлементного фотоприемника.

При разделении потока излучения на N парциальных потоков устанавливают величину пространственного парциального угла приема _п каждого из N парциальных потоков излучения на выходе АКФ 7 равной дифракционному пространственному углу _п= приема сигналов на выходе АКФ 7. Для этого пространственный угол приема _ф оптического сигнала на выходе АКФ 7 разделяют на парциальные пространственные углы _п, величина каждого из которых соответствует дифракционному пространственному углу приема сигналов на выходе АКФ 7. Данную операцию осуществляют посредством вогнутого зеркала 11, управляемой диафрагмы 13 и фотоприемной матрицы 15. Величина дифракционного пространственного угла приема сигналов на выходе АКФ принята равной где _раб - рабочая длина волны спектральной селекции и усиления сигналов в АКФ 7, D₂ - оптический диаметр рабочей зоны АКФ 7 (в соответствии с и , где - плоский угол, соответствующий пространственному (телесному) углу ).

Вогнутое зеркало 11 выполняет роль оптического Фурье-преобразующего элемента и осуществляет оптическое преобразование Фурье оптического сигнала с выхода АКФ 7. В результате угловой спектр оптического сигнала с выхода АКФ 7 преобразуется в распределение светового потока в фокальной плоскости вогнутого зеркала 11, совмещенной с фоточувствительной площадкой ФПМ 15. При этом пространственному углу приема _ф на выходе АКФ 7 соответствует некоторая область в плоскости ФПМ 15 с линейными размерами: диаметром 2r₀ и площадью r²₀ = _Ф(f_л)², (4) где 2r₀ - диаметр открытой зоны управляемой диафрагмы 13, r₀ - радиус, f_л - фокусное расстояние вогнутого зеркала 11.

С помощью управляемой диафрагмы 13 осуществляют выделение в плоскости ФПМ 15 этой области с площадью r²₀ (4), соответствующей пространственному углу приема оптических сигналов _ф на выходе АКФ 7 (2).

Для этого диаметр 2r₀ открытой области управляемой диафрагмы 13 устанавливают в соответствий с формулой Установление необходимого диаметра 2r₀ управляемой диафрагмы 13 осуществляют с помощью блока управления 14 по сигналам, поступающим с выхода блока обработки информации 16 в соответствии с ранее полученной в блоке 16 информации о величине пространственного угла приема оптического излучения _п (1), отраженного от объекта.

Таким образом, излучение, отраженное от объекта и распространяющееся в пространственном угле приема _п, направляют после спектральной фильтрации c выхода АКФ 7 на область фоточувствительной площадки ФПМ 15, соответствующей открытой части управляемой диафрагмы 13, с установленным диаметром 2r₀. Излучение вне пределов пространственного угла приема _п на фоточувствительную площадку ФПМ 15 не поступает, так как задерживается управляемой диафрагмой 13.

При этом в области фоточувствительной площадки ФПМ 15, соответствующей открытой части управляемой диафрагмы 13, расположено определенное количество парциальных фоточувствительных элементов ФПМ 15. Каждый из этих парциальных элементов ФПМ 15 соответствует одному парциальному пространственному углу _п приема оптических сигналов на выходе АКФ 7 в соответствии с формулой, аналогичной формуле (4): r² = _пf²_л, (6) где 2r - диаметр одного парциального фоточувствительного элемента в ФПМ 15, r - радиус.

Фокусное расстояние f_л вогнутого зеркала 11 и размер одного парциального фоточувствительного элемента 2r в ФПМ 15 выбирают такими, чтобы выполнялось соотношение, полученное из (6): отсюда При этом парциальный пространственный угол _п равен (соответствует) дифракционному пространственному углу (3) приема оптических сигналов на выходе АКФ 7. В результате указанных произведенных операций общий пространственный угол приема _ф оптических сигналов на выходе АКФ 7 оказывается разделенным на парциальные пространственные углы приема _п, каждый из которых равен дифракционному пространственному углу приема на выходе АКФ, причем каждый из пространственных парциальных углов приема _п на выходе АКФ 7 совмещен геометрически с соответствующим ему парциальным фоточувствительным элементом (с диаметром 2r) фотоприемной матрицы 15. Разделение общего угла приема _ф на парциальные пространственные углы приема _п, соответствующие дифракционному углу , необходимо для оптимизации режима работы АКФ и минимизации уровня его собственных шумов.

Оптимизацию режима работы АКФ 7 осуществляют следующим образом. Осуществляют измерение среднего уровня флуктуации спонтанного излучения АКФ 7 на его выходе E_фвых в парциальном пространственном угле приема _п. Измерение среднего уровня флуктуации E_фвых осуществляют в одном из фоточувствительных парциальных элементов ФПМ 15, находящихся внутри зоны r²₀, открытой управляемой диафрагмой 13. Измерение осуществляют одним из способов измерения уровня шумов на выходе электронного усилителя, которым в данном случае является усилитель, входящий в состав каждого из парциальных фоточувствительных элементов ФПМ 15.

Средний уровень флуктуационных шумов на выходе одного из усилителей указанного парциального фоточувствительного элемента ФПМ 15 определяют по формуле где - квадрат амплитуды выброса (импульса) шумового напряжения на выходе усилителя, t_i - длительность одного временного дискрета измерения шумового напряжения, N - число дискретных временных измерительных интервалов за весь период времени .

Измерение осуществляют путем обработки в блоке обработки информации 16 в соответствии с (9) текущего шумового сигнала U_ш, поступающего с выхода одного из парциальных фоточувствительных элементов ФПМ 15 на вход блока обработки информации 16. При этом определение длительности t_i одного измерительного дискретного интервала и длительности всего периода измерения осуществляют программно в блоке обработки информации 16.

Возможно также использование аналогового квадратичного детектора на выходе каждого из усилителей, входящих в состав каждого парциального фоточувствительного элемента ФПМ 15. Указанный квадратичный детектор регистрирует и измеряет средний квадрат флуктуации U², пропорциональный мощности шумового сигнала на выходе усилителя отдельного парциального фоточувствительного элемента ФПМ 15. Далее в блоке обработки информации 16 определяют величину среднего уровня флуктуационных шумов в соответствии с формулой (9'). Измеренное значение среднего уровня флуктуационных шумов U на выходе одного из усилителей фоточувствительных элементов ФПМ 15 в соответствии с (9) или (9') является эффективным значением шумового напряжения (сигнала) и определяет интенсивность шумов на выходе соответствующего фоточувствительного элемента ФПМ 15. Полученная средняя величина шумов на выходе парциального усилителя одного из парциальных фоточувствительных элементов ФПМ 15, находящихся в зоне открытой управляемой диафрагмы 13, содержит сумму собственных спонтанных шумов (флуктуации) активного квантового фильтра, поступающих на данный парциальный фоточувствительный элемент, и собственных шумов данного парциального фоточувствительного элемента ФПМ 15 совместно с его усилителем. Собственные спонтанные шумы (флуктуации) активного квантового фильтра АКФ 7, регистрируемые в общем шумовом сигнале парциального фоточувствительного элемента ФПМ 15, обусловлены флуктуациями (случайными отклонениями) величины спонтанного излучения на выходе АКФ 7 относительно его среднего уровня P_ср(сп) в каждом отдельном парциальном пространственном угле _п. При измерении среднего уровня шумов U на выходе ФПМ 15 в соответствии с формулой (9) осуществляют измерение среднего уровня флуктуации E_фвых спонтанного излучения на выходе АКФ 7 в одном из парциальных пространственных углов приема _п.

Именно эта величина E_фвых среднего уровня флуктуации (отклонений) спонтанного излучения на выходе АКФ 7 от среднего уровня (мощности) спонтанного излучения P_ср(сп), распространяющегося а пределах парциального пространственного угла приема _п на выходе АКФ 7, определяет шумовые характеристики АКФ и чувствительность при приеме оптических сигналов, отраженных от объекта.

Для определения среднего уровня флуктуации спонтанного излучения на выходе АКФ 7 осуществляют аналогичное измерение среднего уровня шумов U_закр на выходе усилителя фоточувствительного элемента в ФПМ 15 по формуле (9) для одного из фоточувствительных элементов ФПМ 15, находящихся в зоне, закрытой управляемой диафрагмой 13, т.е. ближе к краю площадки ФПМ 15. Считают, что средний уровень собственных шумов одинаков для каждого из парциальных фоточувствительных элементов в ФПМ 15, а также одинаков средний уровень флуктуации спонтанного излучения на выходе АКФ 7 в каждом из парциальных пространственных углов приема _п. Флуктуации спонтанного излучения АКФ и собственные шумы фоточувствительных элементов в ФПМ 15 статистически независимы. При измерении шумов на выходе парциальных фоточувствительных элементов ФПМ 15 постоянная составляющая, пропорциональная мощности спонтанного излучения P_сп на выходе АКФ 7, исключена путем использования соответствующей передаточной характеристики усилителя в каждом парциальном фоточувствительном элементе ФПМ 15, при которой реализуется подавление постоянной составляющей, например, с помощью разделительных емкостей. В результате осуществленных действий получают следующие две величины среднего уровня шумов на выходе усилителей для двух парциальных фоточувствительных элементов ФПМ 15, находящихся соответственно в открытой и закрытой зонах управляемой диафрагмы 13: U_откр - средний уровень шумов для парциального фоточувствительного элемента ФПМ 15 в открытой зоне управляемой диафрагмы 13; U_закр - средний уровень шумов для парциального фоточувствительного элемента ФПМ 15 в закрытой зоне управляемой диафрагмы 13.

Средний уровень флуктуации спонтанного излучения E_фвых на выходе АКФ 7 в парциальном пространственном угле приема _п определяют на основании двух измеренных величин шумов парциального фоточувствительного элемента в открытой U_откр и в закрытой U_закр зонах управляемой диафрагмы 13 в соответствии со следующей формулой: При этом измеренная величина шумов U_закр - в закрытой зоне определяет уровень собственных шумов только фоточувствительного элемента ФПМ 15 и его электронного усилителя, а величина шумов U_откр - в открытой зоне управляемой диафрагмы 13 определяет суммарный уровень шумов АКФ 7 и фоточувствительного элемента в ФПМ 15 с соответствующим электронным усилителем. Измеренная величина E_фвых определяет средний уровень флуктуации спонтанного излучения на выходе АКФ в парциальном пространственном угле _п приема, так как измерения шумов проводятся в одном парциальном фоточувствительном элементе ФПМ 15, на который поступает спонтанное излучение с выхода АКФ 7, распространяющееся в парциальном пространственном угле приема _п в соответствии с ранее проведенными операциями по разделению об