[發明專利]通用的合成孔徑激光成像雷達光學天線

有效

• 申請號: 200910045266.7
• 申請日: 2009-01-14
• 公開（公告）號: CN101477198A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 閆愛民;劉立人;周煜;孫建鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S17/89;G02B23/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

1.一種通用的合成孔徑激光雷達光學天線，特征在于其構成是：包括激光光源(1)，沿該激光光源(1)發射的激光光束前進方向依次是第一半波片(2)和第一偏振分光棱鏡(3)，被該第一偏振分光棱鏡(3)分為反射光束和透射光束，該反射光束作為本機振蕩激光光束經過第一四分之一波片(4)并由第一反射鏡(5)返回后到達并透過第一偏振分光棱鏡(3)射向第三偏振分光棱鏡(18)，所述的透射光束作為發射激光光束，依次經過發射次望遠鏡目鏡(6)、次望遠鏡物鏡(7)、第二偏振分光棱鏡(9)、第二四分之一波片(10)、主望遠鏡目鏡(11)、主望遠鏡物鏡(12)和主望遠鏡出入瞳面(13)射向目標，由目標返回的回波激光光束經原路主望遠鏡出入瞳面(13)、主望遠鏡物鏡(12)、主望遠鏡目鏡(11)和第二四分之一波片(10)，返回至所述的第二偏振分光棱鏡(9)，由該第二偏振分光棱鏡(9)反射的光束經第二反射鏡(14)、第一接收轉像透鏡(15)、第二接收轉像透鏡(17)到達第三偏振分光棱鏡(18)，該回波激光光束和所述的本機振蕩激光光束通過第三偏振分光棱鏡(18)合束，再經過第二半波片(19)，通過第四偏振分光棱鏡(20)進行偏振分光，水平偏振的合成光束經第一孔徑光闌(21)由第一光電探測器(23)進行外差接收，垂直偏振的合成光束經第二孔徑光闌(22)由第二光電探測器(24)進行外差接收；

所述的主望遠鏡物鏡(12)和主望遠鏡目鏡(11)組成用于激光發射和接收的天線主望遠鏡，主望遠鏡物鏡(12)的焦距為f₁，主望遠鏡目鏡(11)的焦距為f₂，所述的主望遠鏡目鏡(11)的后焦面和主望遠鏡物鏡(12)的前焦面重合，主望遠鏡的放大倍數為M₁＝f₁/f₂，所述的主望遠鏡的出入瞳面(13)位于主望遠鏡物鏡(12)的外焦面上，所述的主望遠鏡目鏡(11)的外焦面為主望遠鏡的入出瞳面，所述的主望遠鏡的出入瞳面(13)與主望遠鏡的入出瞳面相互成像；

所述的次望遠鏡目鏡(6)和次望遠鏡物鏡(7)構成次望遠鏡，次望遠鏡物鏡(7)的焦距為f₃，次望遠鏡目鏡(6)的焦距為f₄，次望遠鏡物鏡的出瞳面與主望遠鏡的入出瞳面重合，所述的次望遠鏡物鏡(7)具有次望遠鏡物鏡偏離量(8)，該次望遠鏡物鏡偏離量為次望遠鏡物鏡(7)偏移次望遠鏡不離焦狀態下次望遠鏡物鏡所在位置的距離；

所述的第一接收轉像透鏡(15)和第二接收轉像透鏡(17)組成一個接收4f轉?像望遠鏡，第一接收轉像透鏡(15)和第二接收轉像透鏡(17)的焦距為f₅，第一接收轉像透鏡(15)的入瞳面與主望遠鏡的入出瞳面重合，該接收4f轉像望遠鏡具有接收離焦量(16)。

2.根據權利要求1所述的通用的合成孔徑激光雷達光學天線，其特征在于所述的第一偏振分光棱鏡、第二偏振分光棱鏡和第三偏振分光棱鏡均設定為水平偏振光束通過，而垂直偏振光束反射。

3.根據權利要求1所述的通用的合成孔徑激光雷達光學天線，其特征在于所述的第一四分之一波片(4)的角度設置使得從第一偏振分光棱鏡(3)反射出的本機振蕩激光光束從第一反射鏡(5)返回到第一偏振分光棱鏡(3)上的偏振旋轉了90°而能夠直接通過該第一偏振分光棱鏡(3)。

4.根據權利要求1所述的通用的合成孔徑激光雷達光學天線，其特征在于所述的第二四分之一波片(10)的角度設置，使得透過第二偏振分光棱鏡(9)的發射激光光束經過主望遠鏡發射，目標反射的回波由主望遠鏡接收的光束返回到第二偏振分光棱鏡(9)上的偏振旋轉了90°而能夠被第二偏振分光棱鏡(9)反射。

5.根據權利要求1所述的通用的合成孔徑激光雷達光學天線，其特征在于所述的次望遠鏡物鏡偏離量(8)Δl₁為：

或Δl₁＝0，

式中：z為合成孔徑激光成像雷達到目標的距離，R為發射激光光束波面在距離z處的曲率半徑，f₁為主望遠鏡物鏡(12)的焦距，f₂為主望遠鏡目鏡(11)的焦距，f₃為次望遠鏡物鏡(7)的焦距。