[發明專利]一種無掃描的單光子成像探測激光雷達

在審

• 申請號: 201810167350.5
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108375774A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 夏海云;趙力杰;上官明佳;章振;竇賢康
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

1.一種無掃描的單光子成像探測激光雷達，其特征在于，包括：

寬譜脈沖模塊，所述寬譜脈沖模塊用于輸出寬譜脈沖光；

二維色散光收發模塊，所述二維色散光收發模塊用于將所述寬譜脈沖光在預設光路中進行二維色散，產生二維點陣探測光后輸出，且在對探測目標進行探測后接收所述二維點陣探測光，且反向經過所述預設光路后輸出反饋探測光；

以及，信號探測模塊，所述信號探測模塊用于對所述反饋探測光進行色散后，進行單光子計數成像且分析處理得到所述探測目標的信息。

2.根據權利要求1所述的無掃描的單光子成像探測激光雷達，其特征在于，所述二維色散光收發模塊包括：

環形器，所述環形器的輸入端連接所述寬譜脈沖模塊；

設置于所述環形器的第一端口的光路上的第一準直鏡，所述環形器的第一端口用于輸出所述寬譜脈沖光；

設置于所述第一準直鏡的光路上的第一柱面鏡；

設置于所述第一柱面鏡的光路上的第一色散器件，所述第一色散器件用于將其接收的光在y方向上進行色散；

設置于所述第一色散器件的光路上的第二色散器件，所述第二色散器件用于將其接收的光在x方向上進行色散而得到所述二維點陣探測光；

以及，設置于所述第二色散器件的光路上的收發望遠鏡，所述收發望遠鏡用于將所述二維點陣探測光輸出，且在對探測目標進行探測后接收所述二維點陣探測光，且反向依次經過所述第二色散器件、所述第一色散器件、所述第一柱面鏡和所述第一準直鏡后，由所述環形器的第二端口輸出所述反饋探測光。

3.根據權利要求2所述的無掃描的單光子成像探測激光雷達，其特征在于，所述信號探測模塊包括：

設置于所述反饋探測光的光路上的第二準直鏡；

設置于所述第二準直鏡的光路上第三色散器件；

設置于所述第三色散器件的光路上的聚焦透鏡；

設置于所述聚焦透鏡的光路上的單光子計數相機，所述單光子計數相機用于單光子計數成像；

與所述單光子計數相機相連的采集卡，所述采集卡用于采集所述單光子計數相機輸出的圖像數據；

以及，與所述采集卡相連的計算機，所述計算機用于根據所述圖像數據進行分析處理得到所述探測目標的信息。

4.根據權利要求3所述的無掃描的單光子成像探測激光雷達，其特征在于，所述信號探測模塊還包括：

第一輸入端口接收所述反饋探測光的波分復用器，所述波分復用器的第二輸入端口接收泵浦光；

以及，與所述波分復用器的輸出端口連接的頻率上轉換器，所述第二準直鏡設置于所述頻率上轉換器的光路上。

5.根據權利要求3或4所述的無掃描的單光子成像探測激光雷達，其特征在于，所述信號探測模塊還包括：

設置于所述第二準直鏡和所述第三色散器件之間的第二柱面鏡和第四色散器件，所述第四色散器件用于將其接收的光在y方向上進行色散，所述第三色散器件用于將其接收的光在x方向上進行色散；

其中，所述第二柱面鏡設置于所述第二準直鏡的光路上，所述第四色散器件設置于所述第二柱面鏡的光路上，所述第三色散器件設置于所述第四色散器件的光路上。

6.根據權利要求5所述的無掃描的單光子成像探測激光雷達，其特征在于，所述第一色散器件和所述四色散器件為虛像相位陣列、中階梯光柵和陣列波導光柵中任意一種；

以及，所述第二色散器件和所述第三色散器件為衍射光柵。

7.根據權利要求1所述的無掃描的單光子成像探測激光雷達，其特征在于，所述寬譜脈沖模塊包括寬譜脈沖光源；

其中，所述寬譜脈沖光源為飛秒激光光源或放大自發輻射光源。

8.根據權利要求7所述的無掃描的單光子成像探測激光雷達，其特征在于，所述寬譜脈沖模塊還包括：

與所述寬譜脈沖光源的輸出端相連的色散補償光纖；

以及，與所述色散補償光纖的輸出端相連的光纖放大器。