[發(fā)明專利]用于連續(xù)散射介質(zhì)中目標探測的全光脈沖壓縮激光雷達系統(tǒng)及測距方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710317089.8
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107064946B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張勇;楊成華;趙遠;徐璐;劉越豪;沈志強;寧敏
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01S17/02
• 分類號: G01S17/02;G01S7/484;G01S7/486;G01S17/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所 23109
• 代理人: 楊立超

1.用于連續(xù)散射介質(zhì)中目標探測的全光脈沖壓縮激光雷達系統(tǒng)，包括發(fā)射端子系統(tǒng)和接收端子系統(tǒng)，其特征在于，

所述發(fā)射端子系統(tǒng)包括飛秒激光器(1)、級聯(lián)線性啁啾光纖布拉格光柵(2)、第一光環(huán)形器(3)、單模光纖(4)、平坦增益濾波器(5)、第一自聚焦準直器(6)和光學(xué)發(fā)射裝置(7)；

所述的飛秒激光器(1)通過單模光纖連接第一光環(huán)形器(3)的端口1，第一光環(huán)形器(3)的端口2通過單模光纖連接級聯(lián)線性啁啾光纖布拉格光柵(2)，第一光環(huán)形器(3)的端口3連接單模光纖(4)的一端，單模光纖(4)的另一端連接平坦增益濾波器(5)的輸入端，平坦增益濾波器(5)的輸出端通過單模光纖連接第一自聚焦準直器(6)的輸入端，第一自聚焦準直器(6)的輸出端通過單模光纖連接光學(xué)發(fā)射裝置(7)；光學(xué)發(fā)射裝置(7)對脈沖激光進行整形照射到目標區(qū)域；

所述接收端子系統(tǒng)包括光學(xué)接收裝置、第二自聚焦準直器(9)、負色散光纖布拉格光柵(10)、第二光環(huán)形器(11)、光纖光電探測器(12)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(13)、數(shù)字信號處理器(14)；

脈沖激光經(jīng)反射后記為目標反射光信號，所述光學(xué)接收裝置接收目標反射光信號；光學(xué)接收裝置通過單模光纖連接第二自聚焦準直器(9)的輸入端，第二自聚焦準直器(9)的輸出端通過單模光纖連接第二光環(huán)形器(11)的端口1，第二光環(huán)形器(11)的端口2通過單模光纖連接負色散光纖布拉格光柵(10)，第二光環(huán)形器(11)的端口3通過單模光纖連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器(13)的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(13)的輸出端通過單模光纖連接數(shù)字信號處理器(14)，數(shù)字信號處理器(14)對信號進行處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于連續(xù)散射介質(zhì)中目標探測的全光脈沖壓縮激光雷達系統(tǒng)，其特征在于，所述的單模光纖(4)為G652單模光纖。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于連續(xù)散射介質(zhì)中目標探測的全光脈沖壓縮激光雷達系統(tǒng)，其特征在于，第一光環(huán)形器(3)的端口3連接單模光纖(4)中所述的單模光纖(4)為單模色散光纖。

4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的用于連續(xù)散射介質(zhì)中目標探測的全光脈沖壓縮激光雷達系統(tǒng)，其特征在于，飛秒激光器(1)輸出光譜范圍為1550±20nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于連續(xù)散射介質(zhì)中目標探測的全光脈沖壓縮激光雷達系統(tǒng)，其特征在于，第一光環(huán)形器(3)的端口3連接單模光纖(4)中所述的單模光纖(4)長度為30km至40km。

6.利用權(quán)利要求1至5之一所述的用于連續(xù)散射介質(zhì)中目標探測的全光脈沖壓縮激光雷達系統(tǒng)的測距方法，其特征在于，包括以下步驟：

通過飛秒激光器(1)輸出脈沖激光；脈沖激光進入第一光環(huán)形器(3)的端口1，然后在第一光環(huán)形器(3)的端口2經(jīng)過級聯(lián)線性啁啾光纖布拉格光柵，再從第一光環(huán)形器(3)的端口3進入單模光纖(4)將脈沖激光進行展寬；再進入平坦增益濾波器(5)降低干擾；然后經(jīng)過第一自聚焦準直器(6)耦合到自由空間；通過光學(xué)發(fā)射裝置(7)整形后照射到目標區(qū)域；

脈沖激光經(jīng)反射后記為目標反射光信號，光學(xué)接收裝置匯聚接收目標反射光信號；目標反射光信號經(jīng)過第二自聚焦準直器(9)耦合到光纖中；然后進入第二光環(huán)形器(11)端口1并傳輸?shù)蕉丝?進入負色散光纖布拉格光柵(10)進行光學(xué)脈沖壓縮；經(jīng)過負色散光纖布拉格光柵(10)脈沖壓縮反射后經(jīng)端口2進入，從端口3進入到光纖光電探測器(12)對壓縮后的目標反射光信號進行檢測，在經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(13)，最后進入數(shù)字信號處理器(14)進行處理，解算得到目標的距離信息。