基于聲光移頻器的收發(fā)式一體逆合成孔徑激光雷達系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光電測量系統(tǒng)設計領域，具體涉及基于聲光移頻器的收發(fā)式一體逆合成孔徑激光雷達系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]高分辨率觀測要求分辨率較高，觀測距離較遠，測繪帶寬較大。合成孔徑激光雷達(Synthetic Aperture Ladar, SAL)對于感興趣的目標設施觀測有很高的分辨率。SAL技術的研究已經(jīng)被列入到國家高分辨率觀測的發(fā)展規(guī)劃中，SAL的分辨率是對目標觀測手段的一個必要補充手段。
[0003]但是現(xiàn)有技術中的雷達觀測信噪比和分辨率均較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中的不足，提供一種可提高信噪比和分辨率的基于聲光移頻器的收發(fā)式一體逆合成孔徑激光雷達系統(tǒng)。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了如下技術方案:
[0006]基于聲光移頻器的收發(fā)式一體逆合成孔徑激光雷達系統(tǒng)，其特征在于，包括激光器，激光器發(fā)射的激光光束經(jīng)偏振分光器分束成第一光束和第二光束，其中第一光束經(jīng)第一角錐棱鏡反射經(jīng)過光纖光柵到達第一分光棱鏡分成第三光束和第四光束；
[0007]第三光束反射出去，不干涉整個系統(tǒng)，第四光束經(jīng)1/4波片入射經(jīng)第一光闌到望遠系統(tǒng)后擴束照射到目標上反射，經(jīng)原路返回到第一分光棱鏡并被分成第五光束和第六光束；
[0008]第五光束透射第一分光棱鏡被光纖光柵阻攔，第六光束反射到第二分光棱鏡上分成第七光束和第八光束，第七光束透射第二分光棱鏡，第八光束反射到第三光闌；
[0009]第二光束經(jīng)聲光移頻器后產(chǎn)生移頻，再經(jīng)過第二角錐棱鏡反射到第二分光棱鏡后分成第九光束和第十光束，第九光束透射第二分光棱鏡，第十光束反射到第二光闌；
[0010]第九光束和前一路第八光束經(jīng)過第三光闌、第二檢偏器和第二光電探測器，產(chǎn)生第一電信號；
[0011]第十光束和前一路第七光束經(jīng)過第二光闌、第一檢偏器、第一光電探測器，產(chǎn)生第二電信號；
[0012]第一電信號和第二電信號共同經(jīng)前置放大器后到達混頻器，經(jīng)混頻器混頻后輸入到信號處理器進行信號處理。
[0013]進一步的，所述激光器發(fā)出的光束線寬小于1MHz，使得測量距離大于150m。
[0014]進一步的，所述望遠系統(tǒng)用于實現(xiàn)光束的擴束，擴束后的發(fā)散角小于mrad。
[0015]進一步的，所述第一檢偏器和第二檢偏器的光軸相互垂直。
[0016]進一步的，所述第一光電探測器和第二光電探測器的光軸相互垂直。
[0017]本發(fā)明公開的基于聲光移頻器的收發(fā)式一體逆合成孔徑激光雷達系統(tǒng)，具有以下有益效果:
[0018]本發(fā)明采用的反射鏡實現(xiàn)收發(fā)一體，高效的進行目標信息的接收和分析。
[0019]本發(fā)明中第一檢偏器、第一光電探測器和第二檢偏器、第二光電放大器兩者光軸相互垂直，抵消了信號中的直流成分，提高了信噪比；且使交流信號中的幅值增大一倍，提高了分辨率。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的光路流程圖；
[0021]1-激光器、2-偏振分光器、3-第一角錐棱鏡、11-第二角錐棱鏡、4-光纖光柵、5-第一分光棱鏡、12-第二分光棱鏡、6-1/4波片、7-第一光闌、13-第二光闌、14-第三光闌、8-望遠系統(tǒng)、9-目標、10-聲光移頻器、15-前置放大器、16-混頻器、17-信號處理器、Pf第一檢偏器-、P2_第二檢偏器、Dj-第一光電探測器、D2-第二光電探測器
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合實施例并參照附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0023]請參見圖1。
[0024]基于聲光移頻器的收發(fā)式一體逆合成孔徑激光雷達系統(tǒng)，包括激光器1，激光器1發(fā)射的激光光束經(jīng)偏振分光器2分束成第一光束和第二光束，其中第一光束經(jīng)第一角錐棱鏡3反射經(jīng)過光纖光柵4到達第一分光棱鏡5分成第三光束和第四光束；
[0025]第三光束反射出去，不干涉整個系統(tǒng)，第四光束經(jīng)1/4波片6入射經(jīng)第一光闌7到望遠系統(tǒng)8后擴束照射到目標9上反射，經(jīng)原路返回到第一分光棱鏡5并被分成第五光束和第六光束；
[0026]第五光束透射第一分光棱鏡5被光纖光柵4阻攔，第六光束反射到第二分光棱鏡12上分成第七光束和第八光束，第七光束透射第二分光棱鏡12，第八光束反射到第三光闌
14；
[0027]第二光束經(jīng)聲光移頻器10后產(chǎn)生移頻，再經(jīng)過第二角錐棱鏡11反射到第二分光棱鏡12后分成第九光束和第十光束，第九光束透射第二分光棱鏡12，第十光束反射到第二光闌13 ;
[0028]第九光束和前一路第八光束經(jīng)過第三光闌14、第二檢偏器P2和第二光電探測器D2，產(chǎn)生第一電信號；
[0029]第十光束和前一路第七光束經(jīng)過第二光闌13、第一檢偏器P:、第一光電探測器Dp
產(chǎn)生第二電信號；
[0030]第一電信號和第二電信號共同經(jīng)前置放大器15后到達混頻器16，經(jīng)混頻器16混頻后輸入到信號處理器17進行信號處理。
[0031]本實施例中，所述激光器1發(fā)出的光束線寬小于1MHz，使得測量距離大于150m。
[0032]本實施例中，所述望遠系統(tǒng)8用于實現(xiàn)光束的擴束，擴束后的發(fā)散角小于mrad (毫弧度量級)。
[0033]本實施例中，所述第一檢偏器P:和第二檢偏器P 2的光軸相互垂直，第一光電探測器D:和第二光電探測器D 2的光軸相互垂直。
[0034]本實施例中，所述偏振分光器2用于實現(xiàn)激光光束既可以透射又可以反射，并且在其四圍可以發(fā)生光的反射；所述角錐棱鏡3、11用于實現(xiàn)光的反射；所述光纖光柵4對進入的光無任何影響，但光經(jīng)過后面系統(tǒng)后相關性質(zhì)發(fā)生改變，對其阻攔，防止對前面激光器輸出的光路產(chǎn)生影響；所述分光棱鏡5、12用于實現(xiàn)光既可以反射也可以透射；所述1/4波片6用于改變光的偏振態(tài)；所述光闌7、13、14用于控制光束的寬度；所述檢偏器PpP2用于檢測光的偏振狀態(tài)；所述光電探測器01、％用于實現(xiàn)將兩束光差頻后轉(zhuǎn)換成電信號；所述前置放大器15用于實現(xiàn)兩電信號的放大；所述混頻器16用于實現(xiàn)兩電信號的混頻；所述信號處理器17用于實現(xiàn)混頻后的信號處理。
[0035]由于這個基于聲光移頻器的收發(fā)式一體逆合成孔徑激光雷達系統(tǒng)中經(jīng)過檢偏器P1、P^光軸相互垂直，抵消了信號中的直流成分，提高了信噪比；且光電探測器D1、D2的光軸相互垂直，使交流信號中的幅值增大一倍，提高了分辨率。
[0036]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的前提下，還可以對本發(fā)明做出的若干改進和補充，這些改進和補充，也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.基于聲光頻移器的收發(fā)式一體逆合成孔徑激光雷達系統(tǒng)，其特征在于，包括激光器，激光器發(fā)射的激光光束經(jīng)偏振分光器分束成第一光束和第二光束，其中第一光束經(jīng)第一角錐棱鏡反射經(jīng)過光纖光柵到達第一分光棱鏡分成第三光束和第四光束； 第三光束反射出去，不干涉整個系統(tǒng)，第四光束經(jīng)1/4波片入射經(jīng)第一光闌到望遠系統(tǒng)后擴束照射到目標上反射，經(jīng)原路返回到第一分光棱鏡并被分成第五光束和第六光束；第五光束透射第一分光棱鏡被光纖光柵阻攔，第六光束反射到第二分光棱鏡上分成第七光束和第八光束，第七光束透射第二分光棱鏡，第八光束反射到第三光闌； 第二光束經(jīng)聲光頻移器后產(chǎn)生頻移，再經(jīng)過第二角錐棱鏡反射到第二分光棱鏡后分成第九光束和第十光束，第九光束透射第二分光棱鏡，第十光束反射到第二光闌； 第九光束和前一路第八光束經(jīng)過第三光闌、第二檢偏器和第二光電探測器，產(chǎn)生第一電信號; 第十光束和前一路第七光束經(jīng)過第二光闌、第一檢偏器、第一光電探測器，產(chǎn)生第二電信號; 第一電信號和第二電信號共同經(jīng)前置放大器后到達混頻器，經(jīng)混頻器混頻后輸入到信號處理器進行信號處理。2.根據(jù)權利要求1所述的基于聲光頻移器的收發(fā)式一體逆合成孔徑激光雷達系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器發(fā)出的光束線寬小于1MHz，使得測量距離大于150m。3.根據(jù)權利要求1所述的基于聲光頻移器的收發(fā)式一體逆合成孔徑激光雷達系統(tǒng)，其特征在于，所述望遠系統(tǒng)用于實現(xiàn)光束的擴束，擴束后的發(fā)散角小于mrad。4.根據(jù)權利要求1所述的基于聲光頻移器的收發(fā)式一體逆合成孔徑激光雷達系統(tǒng)，其特征在于，所述第一檢偏器和第二檢偏器的光軸相互垂直。5.根據(jù)權利要求4所述的基于聲光頻移器的收發(fā)式一體逆合成孔徑激光雷達系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光電探測器和第二光電探測器的光軸相互垂直。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于聲光移頻器的收發(fā)式一體逆合成孔徑激光雷達系統(tǒng)，激光器發(fā)射的激光光束經(jīng)偏振分光器分束，其中一路經(jīng)第一個角錐棱鏡、光纖光柵、第一個分光棱鏡、1/4波片、第一個光闌、望遠系統(tǒng)照射到目標上后反射回來到達第一個分光棱鏡反射到第二個分光棱鏡上分成兩路光；另一路經(jīng)聲光移頻器、第二個角錐棱鏡、第二個分光棱鏡后分成兩路光與前一路光束都分成的兩路分別經(jīng)第二光闌、第三光闌、檢偏器，光電探測器和檢偏器，光電探測器后產(chǎn)生的兩個電信號經(jīng)前置放大器、混頻器、信號處理器后對所得信號進行處理。本發(fā)明是收發(fā)一體的整體設計，提高了信噪比；且提高了分辨率。
【IPC分類】G01S17/89
【公開號】CN105372673
【申請?zhí)枴緾N201510992605
【發(fā)明人】曹長慶, 王香, 曾曉東, 馮喆珺, 潘澤威, 任杰, 陳渲麒
【申請人】西安電子科技大學
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月25日