[發明專利]激光雷達能見度儀及其收發同軸光學系統

無效

• 申請號: 201210003886.6
• 申請日: 2012-01-08
• 公開（公告）號: CN102621558A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 孫東松;楊少辰
• 申請（專利權）人: 楊少辰
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G01N21/01;G02B23/00;G02B7/02;G02B1/11
• 代理公司: 深圳市凱達知識產權事務所 44256
• 代理人: 王琦

技術領域

本發明涉及激光設備技術領域，具體是指激光能見度儀收發光學系統。

背景技術

激光雷達能見度儀具有體積小，測量精度高的優點，并且可以實現多角度、全天候探測，獲得水平及斜程能見度信息，對于提高航空安全具有重要意義。

目前國內外常用的激光雷達能見度儀采用發射光束與接收光束非同軸設計，此種結構的發射激光束不會對信號探測器構成威脅，但是存在著使發射光束與接收光束的光軸調平問題，在環境溫度影響下，兩軸的平行度可能發生改變，造成測量數據失真。此外，非同軸結構存在探測盲區，在測量中需考慮幾何重疊因子的影響。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種激光能見度儀及其收發同軸光學系統，可有效避免非同軸激光雷達能見度儀發射與接收光路調平問題，不受幾何重疊因子影響，且收發同軸的結構可使激光雷達能見度儀體積小、重量輕、結構緊湊。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種激光雷達能見度儀的收發同軸光學系統，其包括：焦距為f₁的透鏡、中心具有小孔的反射鏡、焦距為f₂的透鏡、濾光片和焦距為f₃的透鏡，其中：在激光器出射光束的后續光路上依次設置有焦距為f₁的透鏡、中心具有小孔的反射鏡，激光器出射光束經所述透鏡聚焦、穿過所述反射鏡中心小孔后耦合進所述收發光纖并導入望遠鏡系統，所述望遠鏡系統接收到的大氣回波信號再次進入所述收發光纖，然后經過所述反射鏡反射后，再通過焦距為f₂的透鏡轉換為平行光束，由濾光片濾除所述平行光束的背景光后進入到焦距為f₃的透鏡并耦合進接收光纖。

優選地，所述中心具有小孔的反射鏡偏軸放置傾角為45°。

優選地，所述收發光纖的光纖頭位于焦距為f₁的透鏡的焦點位置。

優選地，所述焦距為f₂的透鏡、濾光片、焦距為f₃的透鏡平行且同軸放置，三者的中心軸垂直于激光器出射光束的光軸。

優選地，所述濾光片的帶寬為0.2nm。

優選地，所述接收光纖的光纖頭位于焦距為f₃的透鏡的焦點位置。

一種激光雷達能見度儀，其包括上述任意所述激光雷達能見度儀的收發同軸光學系統，所述收發同軸光學系統通過輸入光纖與激光器連接、通過收發光纖與望遠鏡系統連接、通過接收光纖與光電探測器連接，所述光電探測器連接嵌入式計算機。

優選地，所述望遠鏡系統的主鏡的兩側表面鍍有增透膜。

實施本發明的技術方案，具有以下有益效果：本發明提供的激光雷達能見度儀的收發同軸光學系統，結構簡單，通過光纖直接連接外部器件，無需進行外部光路調整。有效解決了非同軸激光雷達能見度儀受幾何重疊因子影響的不足，并避免了發射與接收光路調平問題。該系統的引入可使激光雷達能見度儀體積減小、重量降低、結構更加緊湊。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的激光雷達能見度儀的收發同軸光學系統結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的同軸激光雷達能見度儀的結構示意圖。

本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明實施例提供一種激光雷達能見度儀的收發同軸光學系統，如圖1和圖2所示，該光學系統在輸入光纖1引入的激光器111的出射光束的后續光路上依次設置有焦距為f₁的透鏡2、中心具有小孔的反射鏡3，激光器出射光束經透鏡2聚焦，穿過反射鏡3中心小孔后耦合進收發光纖4。反射鏡3中心小孔既要保證能夠使激光器111出射光束正常通過。同時還要足夠小，以減小反射鏡3反射大氣回波信號時因其所造成的損耗。收發光纖4將出射光束導入望遠鏡系統113后，由望遠鏡系統113的主鏡9進行擴束并發射。望遠鏡系統113接收到的大氣回波信號再次進入收發光纖4，再經過反射鏡3反射后，再通過焦距為f₂的透鏡5轉換為平行光束，由濾光片6濾除該平行光束的背景光后進入到焦距為f₃的透鏡7并耦合進接收光纖8，接收光纖8與光電探測器121相連，從而完成信號的采集過程。