[發明專利]實現遠距離激光高靈敏單光子成像的系統

有效

• 申請號: 201611083363.1
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106772426B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 周保琢;陳華;徐戰;郭繼文;陳粵海;宋勇;楊宇彬
• 申請（專利權）人: 四川航天系統工程研究所
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01J11/00
• 代理公司: 51213 四川省成都市天策商標專利事務所
• 代理人: 卞濤

本發明涉及量子成像領域，提供一種實現遠距離激光高靈敏單光子成像的系統，其包括激光主動照亮模塊、線性探頭、接收望遠鏡、第一分束器、單光子探測陣列、CCD成像模塊以及時序控制模塊。本發明提出的技術方案實現了高靈敏度單光子級成像，具有重復頻率高，集成度高，體積小，功耗低等優良特性，同時本發明實施例將CCD表面紋理成像和高程信息進行在軌實時信息融合，提高了信息融合實時效率。

技術領域

本發明屬于量子成像領域，特別涉及一種實現遠距離激光高靈敏單光子成像的系統。

背景技術

現有的星載/機載激光主動探測系統是一種線性探測系統，均存在以下問題：

(1)由于傳統探測系統采用的是線性光電探測器，對回波信號的能量要求較高，導致星載/機載發射激光能量較大，因此系統能耗及體積均較大、系統集成度較低；

(2)采用單光束替換多光束掃描的方法雖然可降低激光發射功率，但單次只能測量單點高程信息，獲取某一地區大比例尺制圖所需的高密度覆蓋的高程信息，需要多次環繞飛行，長期累積測量，重復頻率低，獲取高程信息時間很長；

(3)現有探測系統的高程信息與表面紋理信息必須采用分立系統采集獲得，然后再進行信息融合，無法做到在軌實時信息融合，必須傳輸到地面進行信息融合，既增加了天地信息傳輸壓力，同時也導致信息融合實時性很差。

發明內容

【要解決的技術問題】

本發明的目的是提供一種實現遠距離激光高靈敏單光子成像的系統，采用激光主動照射目標，然后根據回波信息進行單光子級別的三維成像，以至少解決以上技術問題之一。

【技術方案】

本發明是通過以下技術方案實現的。

本發明涉及一種實現遠距離激光高靈敏單光子成像的系統，包括激光主動照亮模塊、線性探頭、接收望遠鏡、第一分束器、單光子探測陣列、CCD成像模塊以及時序控制模塊，所述單光子探測陣列與CCD成像模塊連接，所述時序控制模塊分別與CCD成像模塊、單光子探測陣列和線性探頭連接，所述第一分束器設置在接收望遠鏡的發射光路上，所述CCD成像模塊設置在第一分束器的第一輸出光路上，所述單光子探測陣列設置在第一分束器的第二輸出光路上。

作為一種優選的實施方式，所述時序控制模塊包括時間分辨單元和數據處理單元，所述時間分辨單元的一個輸入端與單光子探測陣列連接，所述時間分辨單元的另一個輸入端與線性探頭連接，所述時間分辨單元的輸出端與數據處理單元連接，所述CCD成像模塊的輸出端與數據處理單元連接。

作為另一種優選的實施方式，所述激光主動照亮模塊包括激光器、第二分束器和擴束調焦裝置，所述第二分束器設置在激光器的發射光路上，所述線性探頭設置在第二分束器的第一輸出光路上，所述擴束調焦裝置設置在第二分束器的第二輸出光路上。

作為另一種優選的實施方式，所述接收望遠鏡的發射光路上還設置有窄帶濾波片，所述第一分束器的第二輸出光路上還設置有可調衰減器。

【有益效果】

本發明提出的技術方案具有以下有益效果：

(1)本發明采用了多元單光子探測陣列進行高程信息測量，重復頻率高，獲取高程信息時間效率明顯提高；

(2)本發明運用單光子計數技術來實現返回光子的檢測，在實現增大系統測量范圍的同時，降低對激光發射功率的要求，進一步減小系統能耗及尺寸，同時具備高靈敏度，高重復頻率，高集成度，體積小，功耗低等優良特性；