[發明專利]一種SAL視場信號的收入光纖裝置

有效

• 申請號: 201610196747.8
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN105676207B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 李道京;馬萌;杜劍波
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S17/89
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明提供了一種SAL視場信號的收入光纖裝置，包括：接收主鏡、光纖收入裝置和目標光纖，激光視場信號經所述接收主鏡透射后入射至所述光纖收入裝置，所述光纖收入裝置將所述激光視場信號全部收入所述目標光纖。本發明通過微透鏡陣列與準直器陣列，或者微透鏡陣列與光纖陣列和合束器陣列的組合，可使接收系統在大口徑條件下實現寬視場激光信號全部收入光纖，其無需大量的探測器，降低了系統的復雜性；在實現寬視場激光信號收入光纖的同時，還可靈活實現視場信號分割。

技術領域

本發明涉及激光雷達技術領域，尤其涉及一種SAL(Synthetic Aperture Lidar，合成孔徑激光雷達)視場信號的收入光纖裝置。

背景技術

激光雷達的接收視場，主要由接收望遠鏡口徑，探測器/探測器組光敏面尺寸、接收口徑D與焦距f比決定。口徑焦距比越大，光學系統的設計難度越大，按照目前光學接收系統的設計能力，要實現D/f＝1的光學系統，即口徑為焦距的1倍，設計難度較小；要實現D/f＝2的光學系統，即口徑為焦距的2倍，設計難度較大。

在此基礎上，激光雷達的接收視場，就轉化為由接收望遠鏡口徑和探測器/探測器組光敏面尺寸決定，接收視場與探測器光敏面尺寸成正比，與接收口徑成反比。

為保證激光雷達具有較遠的作用距離，一般需將接收望遠鏡的尺寸設計得較大，以獲得較多的回波信號能量，此時激光雷達的視場主要決定于探測器光敏面的尺寸。由于目前常用的探測器光敏面尺寸一般較小，激光雷達的接收視場也較小，目前基于一個探測器的激光雷達的接收視場通常約為1mrad。

為解決激光信號寬視場接收問題，現階段激光雷達多采用面陣或線陣探測器的接收方式擴大接收視場，這種接收方式具備高的空間角分辨率，但由于需使用光電探測器陣列和多個通道信號處理，數據量較大，技術實現復雜，成本較高。

以側視工作模式為主的合成孔徑激光雷達，其獲得觀測的圖像在斜距離和運動速度方向，為形成較大的幅寬，需要雷達能實現寬視場接收，但不要求具有高的空間角分辨率，具備采用一個光電探測器或少量探測器實現激光雷達寬視場接收的使用條件。

若接收激光信號能收入光纖，則合成孔徑激光雷達相干探測所需的混頻及后續信號處理在結構實現上就較為簡單。由于光纖的數值孔徑較小，在寬視場條件下將激光收入光纖比較困難。對合成孔徑激光雷達，其相干探測所需的混頻需利用單模保偏光纖實現，單模保偏光纖的數值孔徑更小，其在寬視場條件下將激光收入光纖難度更大。

由此可見，本領域亟需研究一種在大接收口徑條件下合成孔徑激光雷達寬視場信號收入光纖的裝置。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種SAL視場信號的收入光纖裝置。

(二)技術方案

本發明提供了一種SAL視場信號的收入光纖裝置，其特征在于，包括：接收主鏡、光纖收入裝置和目標光纖；其中，激光視場信號經所述接收主鏡透射后入射至所述光纖收入裝置，所述光纖收入裝置將所述激光視場信號全部收入所述目標光纖。

優選地，所述光纖收入裝置包括微透鏡陣列21和N×M個光纖準直器組成的N行M列準直器陣列，所述微透鏡陣列21位于所述接收主鏡的像面處，所述N行M列準直器陣列中的每一個光纖準直器均對應一根目標光纖，光纖準直器與其對應的目標光纖位置匹配，其中，N、M為自然數。

優選地，所述激光視場信號經所述接收主鏡11透射后入射至所述微透鏡陣列表面，經所述微透鏡陣列21后變為近似平行光并入射至所述N行M列準直器陣列，所述N行M列準直器陣列中的每一個光纖準直器將入射至其中的光線匯聚至其對應的目標光纖，實現激光視場信號的光纖收入。

優選地，在所述微透鏡陣列21和N行M列準直器陣列之間設置一光闌。