[發(fā)明專利]湍流廓線激光雷達子孔徑楔鏡排列方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910144740.1
• 申請日: 2009-08-31
• 公開（公告）號: CN101644761A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發(fā)明（設計）人: 侯再紅;陸茜;張守川;吳毅
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S17/95
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發(fā)明涉及大氣光學及光學設計領域，尤其是一種提高圖像采集處理效率及 利于采用晶體光開關的湍流廓線激光雷達子孔徑楔鏡排列方法。

背景技術

湍流廓線激光雷達是通過發(fā)射不同高度的導星，得到不同高度的整層r0，再 反演大氣湍流強度廓線。接收望遠鏡中探測器采用哈特曼-夏克傳感器，通過測 量波前斜率獲得波前相位信息，采用Zernike多項式進行波前擬合，即將信標光 波前展開成Zernike多項式，以探測出的各子孔徑上的波前斜率求得展開式(1) 的各項系數(shù)：

哈特曼-夏克傳感器在自適應光學系統(tǒng)中應用時，考慮系統(tǒng)的校正效果，要 求波前復原精度盡量高，所以子孔徑數(shù)目需要盡量多，一般在數(shù)十到上百單元， 而在激光大氣湍流廓線雷達中，只需要子孔徑數(shù)可以準確復原低階波前像差，同 時考慮發(fā)射激光的功率以及每個子孔徑接收的回波能量問題，傳感器的子孔徑 數(shù)不能太多，否則影響探測高度，接收系統(tǒng)采用卡式望遠鏡，由于次鏡的遮攔作 用，接收面是一個環(huán)形區(qū)域，子孔徑劃分及楔角朝向參見圖1。每個子孔徑放置 一個楔鏡，楔鏡原理圖如圖2所示。光通過楔鏡后分成六束，再經(jīng)過接收望遠鏡 聚焦成六個子光斑。數(shù)值模擬結果表明六個子孔徑可以滿足系統(tǒng)精度要求。六個 楔鏡楔角均為150urad，且對稱放置，使所成光斑成正六邊形排列。但這樣的排 列方法并未對系統(tǒng)采集圖像及今后的系統(tǒng)改進帶來實質性的好處。同時采集到的 圖像信息在傳輸?shù)倪^程中存在著數(shù)據(jù)量較大，傳輸速度較慢的缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種提高圖像采集處理效率及利于采用晶體光開關的 湍流廓線激光雷達子孔徑楔鏡排列方法，通過改變子孔徑中楔鏡的楔角大小及方 向，以解決傳統(tǒng)的楔鏡排列方式存在的信息量小的問題，通過提高數(shù)據(jù)采集截止 幀頻，獲得更大的信息量。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為：

湍流廓線激光雷達子孔徑楔鏡排列方法，其特征在于：在湍流廓線激光雷達 的望遠鏡子孔徑處設置有圓盤，所述圓盤上開有六個安裝通孔，所述安裝通孔成 正六邊形均勻分布在圓盤的圓心周圍，所述安裝通孔中安裝有楔鏡，所述楔鏡的 橫截面為圓面，所述楔鏡的楔角為楔鏡上、下圓面相交的兩個直徑之間的夾角， 所述六個楔鏡的楔角按正六邊形的六個頂點分布依次為60urad、180urad、 300urad、60urad、180urad、300urad，所述六個楔鏡的楔角所在平面相互平行， 其中楔角相同的兩個楔鏡的楔角方向相反，楔角為60urad、180urad、300urad的 三個楔鏡的楔角方向相同，另外三個楔角為60urad、180urad、300urad的楔鏡的 楔角方向相同；信號光入射至望遠鏡子孔徑的楔鏡，在楔鏡后的望遠鏡焦面上形 成直線型的光斑，通過CCD采集光斑圖像，并將圖像輸出輸出至計算機，在計 算機中得到像面高度很低的圖像信息。

另外當湍流廓線激光雷達采用晶體光開關作為接收裝置的曝光閘門控制時， 光開關可選用鋰酸鈮晶體，而鋰酸鈮晶體的半波電壓與它外形的長寬比有關，如 公式(2)所示：

Vπ=λ2n03γ22(dl)---(2)]]>

可以通過增加長寬比來降低半波電壓，即使寬度d很小，而長度l很大，則晶體 通光截面為一個近似為一字的長方形，這時若光斑排成一字型則剛好通過晶體。