[發明專利]單光子探測3D紫外脈沖激光成像雷達

無效

• 申請號: 200910072513.2
• 申請日: 2009-07-16
• 公開（公告）號: CN101609153A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 吳龍;趙遠;劉麗萍;張宇;孫秀冬;吳杰;陳鍾賢
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 張宏威

1.一種單光子探測紫外脈沖激光3D成像雷達，其特征在于所述單光子探測紫外脈沖激光3D成像雷達由光學發射天線(1)、紫外脈沖調制激光器(2)、同步脈沖控制電路(3)、時鐘信號源(4)、延遲電路(5)、增益函數發生器(6)、計算機(7)、MAMA紫外單光子探測器(8)和光學接收天線(9)組成，時鐘信號源(4)的時鐘信號輸出端與同步脈沖控制電路(3)的時鐘信號輸入端相連，所述同步脈沖控制電路(3)的驅動脈沖信號輸出端與紫外脈沖調制激光器(2)的驅動脈沖信號輸入端相連，所述同步脈沖控制電路(3)的延遲控制信號輸出端和延遲電路(5)的控制信號輸入端相連，紫外脈沖調制激光器(2)發射的激光脈沖光信號由紫外脈沖調制激光器(2)的光輸出端輸入到光學發射天線(1)的光輸入端，光學接收天線(9)接收到的激光回波脈沖信號由光學接收天線(9)的光輸出端到MAMA紫外單光子探測器(8)的光輸入端，延遲電路(5)的延遲信號輸出端與增益函數發生器(6)的延遲信號輸入端相連，所述增益函數發生器(6)的兩個增益信號輸出端分別與MAMA紫外單光子探測器(8)的兩個增益信號輸入端相連；所述MAMA紫外單光子探測器(8)的信號輸出端與計算機(7)的串口通信輸入端相連；紫外脈沖調制激光器(2)在同步脈沖控制電路(3)輸出的驅動脈沖作用下發射出的激光脈沖經光學發射天線(1)整形后發射出去，在紫外脈沖調制激光器(2)的第一個激光脈沖周期T內，通過增益函數發生器(6)發出的增益信號控制MAMA紫外單光子探測器(8)的增益為固定增益G₀，在t1時間段內光學接收天線(9)將接收到的激光回波脈沖匯聚到MAMA紫外單光子探測器(8)的光輸入端，MAMA紫外單光子探測器(8)輸出第一幅回波光脈沖的強度像，經延遲電路(5)適當時間延遲后，在t2時間段內，即沒有激光回波脈沖的情況下，MAMA紫外單光子探測器(8)輸出第二幅強度像；在紫外脈沖調制激光器(2)的下一個激光脈沖發射周期T內，通過增益函數發生器(6)發出的增益信號控制MAMA紫外單光子探測器(8)的增益為與距離有關的調制函數M＝G(r)，在t3時間段內光學接收天線(9)將接收到的激光回波脈沖匯聚到MAMA紫外單光子探測器(8)的光輸入端，MAMA紫外單光子探測器(8)輸出第三幅回波光脈沖強度像，經延遲電路(5)適當時間延遲，在t4時間段內，即沒有激光回波脈沖的情況下，MAMA紫外單光子探測器(8)輸出第四幅強度像，所述計算機(7)對MAMA紫外單光子探測器(8)輸出的四幅強度像進行處理：

MAMA紫外單光子探測器(8)輸出第一幅強度像和第二幅強度像的強度分別為I₁＝(I_b+ρI_pulse)G₀+I_d1和I₂＝I_bG₀+I_d1，其中，I_b為背景光強，ρ為激光脈沖經目標反射后的系數，I_pulse是激光脈沖光強，I_d1是其余光強噪聲及在增益G₀條件下的器件暗噪聲，I₁減去I₂得到等式一：I₁-I₂＝ρI_pulseG₀，

MAMA紫外單光子探測器(8)輸出的第三幅強度像和第四幅強度像的強度分別為和其中，R是測量最大距離，I_d2是該工作條件下的其余光強噪聲和器件暗噪聲，I₃減去I₄得到等式二：I₃-I₄＝ρI_pulseG(r)；

由等式一和等式二：得到等式三：根據等式三得知，已知MAMA紫外單光子探測器(8)的固定增益和四次光強測量差商值就能求出該目標點的距離，獲得目標的兩維輪廓強度像和一維距離像。