[發(fā)明專利]一種雙通道復(fù)合波長(zhǎng)紅外激光雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)光學(xué)鏡頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410828917.0
• 申請(qǐng)日: 2014-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN104535984A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王占山;沈正祥;童廣德;程鑫彬;焦宏飛;張錦龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/481
• 分類號(hào): G01S7/481;G02B27/10
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)鏡頭，具體涉及一種雙通道復(fù)合波長(zhǎng)紅外激光雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)光學(xué)鏡頭。

背景技術(shù)

目標(biāo)的激光散射特性是最重要的光學(xué)特性之一，是激光測(cè)量系統(tǒng)探測(cè)、識(shí)別目標(biāo)的依據(jù)，目標(biāo)對(duì)象的激光散射特性決定了激光測(cè)量系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)甚至工作體制的選擇。激光雷達(dá)散射截面（LRCS）能夠全面反映激光波長(zhǎng)、偏振、目標(biāo)表面材料的方向散射特性及粗糙度、目標(biāo)幾何結(jié)構(gòu)形狀等各種因素對(duì)目標(biāo)激光散射特性的影響。開展目標(biāo)激光散射特性測(cè)量，獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)目標(biāo)的激光散射截面（LRCS）特性，可為激光雷達(dá)研制、試驗(yàn)、仿真和使用提供技術(shù)支撐。

在對(duì)大氣、風(fēng)場(chǎng)等的測(cè)量研究中，提出了一系列激光雷達(dá)，目前對(duì)于復(fù)合波長(zhǎng)的激光雷達(dá)常采用消色差設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)共口徑輸出的方式，專利CN201310586672.0公開了一種大氣細(xì)粒子時(shí)空分布拉曼米散射激光雷達(dá)測(cè)量裝置，裝置工作在532nm、355nm和387nm波長(zhǎng)，發(fā)射光學(xué)設(shè)計(jì)使用單一的多波長(zhǎng)耦合發(fā)射望遠(yuǎn)鏡，但是只有一個(gè)發(fā)射通道。另外一種方案是采用多個(gè)單波長(zhǎng)的發(fā)射通道，如專利CN200910185155.6公布了一種激光雷達(dá)對(duì)稱分布式光束發(fā)射接收方法與裝置，采用多個(gè)波長(zhǎng)光束的獨(dú)立發(fā)射設(shè)計(jì)與接收方法，多個(gè)波長(zhǎng)無(wú)法公用發(fā)射通道，且發(fā)射通道的通光口徑相同。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)縮比模型不同激光波長(zhǎng)的全口徑光束和小口徑光束掃描方式的雷達(dá)散射截面測(cè)試與分析，需要建立一套激光雷達(dá)散射截面測(cè)量系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)際需要，全口徑測(cè)試和小口徑掃描測(cè)試的平行光束口徑分別為250mm和15mm，測(cè)試波長(zhǎng)點(diǎn)為0.860μm和1.064μm。本發(fā)明提出的雙通道、復(fù)合工作波長(zhǎng)近紅外激光雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)的光學(xué)鏡頭，實(shí)現(xiàn)不同口徑的平行光束的輸出尚未有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種雙通道復(fù)合波長(zhǎng)紅外激光雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)光學(xué)鏡頭，本發(fā)明通過(guò)兩路光學(xué)通道共用激光光源和一級(jí)擴(kuò)束系統(tǒng)，兩路光學(xué)通道輸出不同口徑的平行光束，通過(guò)轉(zhuǎn)換鏡切換進(jìn)行分時(shí)工作，滿足了緊湊化和低成本的要求，實(shí)現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)；共用的一級(jí)擴(kuò)束系統(tǒng)利用兩種光學(xué)材料進(jìn)行消色差設(shè)計(jì)，滿足復(fù)合工作波長(zhǎng)的需求，通過(guò)改變激光光源輸出波長(zhǎng)，系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)復(fù)合工作波長(zhǎng)、雙光學(xué)通道輸出不同口徑平行光束的多工作模態(tài)。它具有系統(tǒng)集成度高、切換方便、精度高、可靠性好的特點(diǎn)，且鏡頭結(jié)構(gòu)合理、成本低。

本發(fā)明提出的一種雙通道復(fù)合波長(zhǎng)紅外激光雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)光學(xué)鏡頭，包括相互平行的兩路光學(xué)通道，可移動(dòng)的切換機(jī)構(gòu)以及兩路光學(xué)通道共用的波長(zhǎng)可調(diào)激光光源和一級(jí)擴(kuò)束系統(tǒng)；所述相互平行的兩路光學(xué)通道中，第一路光學(xué)通道包括依次設(shè)置的一級(jí)擴(kuò)束透鏡組和二級(jí)擴(kuò)束反射發(fā)射鏡組，第二路光學(xué)通道包括依次設(shè)置的共用的一級(jí)擴(kuò)束透鏡組和發(fā)射透鏡組；所述兩路光學(xué)通道共用一級(jí)擴(kuò)束透鏡組，所述一級(jí)擴(kuò)束透鏡組由第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3和第四透鏡4組成，所述二級(jí)擴(kuò)束反射發(fā)射鏡組包括第一反射鏡7和第二反射鏡8，所述發(fā)射透鏡組包括第五透鏡5和第六透鏡6，所述可移動(dòng)的切換機(jī)構(gòu)包括一塊可移動(dòng)的第三反射鏡9和一塊與之平行固定的第四反射鏡10構(gòu)成，其中：第一透鏡1、第三透鏡3、第五透鏡5均為凹透鏡，第二透鏡2、第四透鏡4、第六透鏡6均為凸透鏡，第一反射鏡7為凸非球面反射鏡，第二反射鏡8為凹非球面反射鏡，第三反射鏡9和第四反射鏡10均為平面反射鏡；第一透鏡1的進(jìn)光口對(duì)準(zhǔn)波長(zhǎng)可調(diào)激光光源11，第一透鏡1的出光口對(duì)準(zhǔn)第二透鏡2的進(jìn)光口，第二透鏡2的出光口對(duì)準(zhǔn)第三透鏡3的進(jìn)光口，第四透鏡4出光口對(duì)準(zhǔn)第一反射鏡7的進(jìn)光口，第一反射鏡7的出光口對(duì)準(zhǔn)第二反射鏡8的進(jìn)光口，使第一路光學(xué)通道工作；當(dāng)?shù)谒耐哥R4出光口對(duì)準(zhǔn)第三反射鏡9的進(jìn)光口，第三反射鏡9的出光口對(duì)準(zhǔn)第四反射鏡10的進(jìn)光口，第四反射鏡10的出光口對(duì)準(zhǔn)第五透鏡5的進(jìn)光口時(shí)，使第二路光學(xué)通道工作；通過(guò)可活動(dòng)的第三反射鏡9的切換，實(shí)現(xiàn)兩路光學(xué)通道的相互切換。