[發明專利]多方位掃描激光雷達光學系統及探測方法

有效

• 申請號: 201410199560.4
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN103941249A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 單坤玲;卜令兵;丘祖京;黃興友;高愛臻;袁靜
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01S7/483
• 分類號: G01S7/483;G01S17/95
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

1.多方位掃描激光雷達光學系統，包括激光發射單元和激光接收單元，其特征是：所述激光發射單元包括激光器、激光電源、擴束鏡、四組電光晶體管、四組偏振分束鏡和六組全反鏡，所述激光接收單元包括望遠鏡、光纖、探測單元和計算機單元；

其中，擴束鏡、電光晶體A1、偏振分束鏡B1和全反鏡C1依次設于同一水平面光路上；偏振分束鏡B2與全反鏡C2，偏振分束鏡B3與全反鏡C3、C4，偏振分束鏡B4與全反鏡C5，全反鏡C6均位于同一水平面上；B1、A2、B2、A3、B3、A4、B4、C5依次由上至下垂直設置；C1、C2、C3、C4、C6依次由上至下垂直設置；B1、B2、B3、C3、B4均垂直于平板放置且與激光光軸夾角為45°；C1與平板夾角為45°向北傾斜放置且與光軸夾角為45°；C2與平板夾角為42.5°向北傾斜放置且與光軸夾角為42.5°；C4與平板夾角為42.5°向西傾斜放置且與光軸夾角為42.5°；C5與平板夾角為42.5°向南傾斜放置且與光軸夾角為42.5°；C6與平板夾角為42.5°向東傾斜放置且與光軸夾角為42.5°；

所述光纖設有五根，一根連接在望遠鏡焦點處，另四根均布安裝在以焦點為圓心的圓周上，五根光纖的另一端分別連接各自的探測單元，各探測單元分別與計算機單元連接。

2.根據權利要求1所述多方位掃描激光雷達光學系統，其特征是：所述探測單元包括凸透鏡、窄帶濾光片、光電倍增管和光電探測器。

3.權利要求1所述多方位掃描激光雷達光學系統探測方法，該方法包括以下步驟：

1）激光器2發射一束波長為532nm的光束，光束經擴束鏡3擴大準直，送入A1；

2）電光晶體A1、A2、A3、A4不施加電壓，擴束后的激光經A1輸出，輸出的激光經偏振分束鏡B1透射后，再經45度傾斜的第一全反鏡C1反射，通過第一輸出窗口垂直向上出射；

3）接著，給第一電光晶體A1施加脈沖電壓，同時第二、三、四電光晶體A2、A3、A4不施加電壓，激光經第一電光晶體A1輸出，輸出的激光經第一偏振分束鏡B1反射，激光再由第二電光晶體A2輸出，輸出的激光經第二偏振分束鏡B2反射后，進入42.5度傾斜的第二全反鏡反射C2反射后，通過第二輸出窗口與垂直方向夾角為5度偏北向出射；

4）接著，同時給第一、二、三電光晶體A1、A2、A3施加脈沖電壓，第四電光晶體A4不施加電壓，激光經第二電光晶體A2輸出，輸出的激光經第二偏振分束鏡B2透射，激光再經過第三電光晶體A3輸出，輸出的激光經第三偏振分束鏡B3反射后，經45度傾斜的第三全反鏡C3反射后，再經42.5度傾斜的第四全反鏡C4反射后通過第三輸出窗口與垂直方向夾角為5度偏西向出射；

5）接著，同時給第一、二、四電光晶體A1、A2、A4施加脈沖電壓，第三電光晶體A3不施加電壓,，激光經過第三電光晶體A3輸出，輸出的激光經第三偏振分束鏡B3透射后，激光經過第四電光晶體A4輸出，輸出的激光經第四偏振分束鏡B4反射后，再經42.5度傾斜的第五全反鏡C5反射后通過第四輸出窗口與垂直方向夾角為5度偏南向出射；

6）接著，同時給第一、二電光晶體A1、A2施加電壓，第三、四電光晶體A3、A4不施加電壓，激光經過第四電光晶體A4輸出，輸出的激光經第四偏振分束鏡B4透射后，經42.5度傾斜的第六全反鏡C6反射后通過第五輸出窗口與垂直方向夾角為5度偏東向出射；

7）五個輸出窗口輸出的激光進入大氣中，與大氣分子、氣溶膠粒子相互作用，產生散射，激光接收單元的望遠鏡4接收來自不同方向的后向散射光，接收的散射光被匯聚在焦平面上的五個點，并分別由五根光纖（6）接收

8）光纖傳輸的光信號再通過凸透鏡（7）準直、窄帶濾光片（8）濾波降噪后，被光電倍增管（9）放大并轉換成電信號輸出，再由光子計數卡（10）進行采集計數，得到的數據傳給計算機（11）單元。