[發(fā)明專利]一種面向極微弱信號的雙譜段激光成像裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010469768.9
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111650600B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張景豪;趙思思;蘇云;張文昱;孫倩;鄭永超
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S7/481;G01S7/4863
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

1.一種面向極微弱信號的雙譜段激光成像裝置，其特征在于：包括雙譜段脈沖激光發(fā)射系統(tǒng)、遮光罩、光學接收系統(tǒng)、中繼光學組件、陣列探測組件、多通道高速計數(shù)單元、綜合控制與數(shù)據(jù)處理單元；

所述雙譜段脈沖激光發(fā)射系統(tǒng)以一定的重復頻率發(fā)射兩束不同譜段的脈沖激光照射目標，產(chǎn)生的后向散射雙譜段激光信號經(jīng)遮光罩后被光學接收系統(tǒng)接收；所述中繼光學組件位于光學接收系統(tǒng)與四個陣列探測組件E1～E4之間；所述多通道高速計數(shù)單元對陣列探測器組件輸出的電信號進行采集和記錄，并形成信號的光子事件計數(shù)統(tǒng)計，并輸出到綜合控制與數(shù)據(jù)處理單元；綜合控制與數(shù)據(jù)處理單元用于雙譜段脈沖激光發(fā)射系統(tǒng)、中繼光學組件、陣列探測組件、多通道高速計數(shù)單元的同步與控制，并對多通道高速計數(shù)單元采集記錄的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理；

所述的兩束不同譜段激光信號采用532nm、1064nm激光信號；所述中繼光學組件包括一個空間調(diào)制器B，兩個激光譜段1窄帶濾光片D1、D2，兩個激光譜段2窄帶濾光片D3、D4，兩個半反半透鏡H1、H2，五個準直透鏡A1～A5，兩個反射鏡C1～C2；準直透鏡A1將接收光學系統(tǒng)匯聚來的雙譜段激光信號準直后射入空間調(diào)制器B，空間調(diào)制器B將雙譜段激光信號進行雙向空間調(diào)制后，將雙譜段激光信號分成兩路射向不同方向上的反射鏡C1和反射鏡C2，反射鏡C1將這一路的雙譜段激光信號射向半反半透鏡H1，半反半透鏡H1將雙譜段激光信號分成兩路分別是譜段1的激光信號和譜段2的激光信號，譜段1激光信號經(jīng)過準直透鏡A5準直后，射入中心譜段為譜段1的窄帶濾光片D1后，再射入陣列探測組件E1，譜段2激光信號經(jīng)過準直透鏡A3準直后，射入中心譜段為譜段2的窄帶濾光片D3后，再射入陣列探測組件E3，反射鏡C2將另一路的雙譜段激光信號射向半反半透鏡H2，半反半透鏡H2將雙譜段激光信號分成兩路分別是譜段1的激光信號和譜段2的激光信號，譜段1激光信號經(jīng)過準直透鏡A4準直后，射入中心譜段為譜段1的窄帶濾光片D2后，再射入陣列探測組件E2，譜段2激光信號經(jīng)過準直透鏡A2準直后，射入中心譜段為譜段2的窄帶濾光片D4后，再射入陣列探測組件E4；

所述陣列探測組件E1和E2包括8×8以內(nèi)規(guī)模的小陣列的光電倍增管以及光電倍增管驅(qū)動電路；

所述光電倍增管驅(qū)動電路由高壓分配模塊、門控驅(qū)動模塊、增益控制模塊、放大器模塊、比較器模塊、脈沖整形模塊組成，增益控制模塊在綜合控制與數(shù)據(jù)處理單元控制下產(chǎn)生增益控制信號作用于高壓分配模塊；高壓模塊將內(nèi)部產(chǎn)生的高壓按預定比例分配到光電倍增管陰極和各個打拿級上，使光電倍增管的增益高于10⁶的以上，且具備單光子探測能力；門控驅(qū)動模塊在綜合控制與數(shù)據(jù)處理單元控制下產(chǎn)生門控信號作用于高壓分配模塊，通過控制光電倍增管打拿級電壓，使光電倍增管在有門控信號的時間內(nèi)按設(shè)定的增益工作；光電倍增管產(chǎn)生的電信號經(jīng)放大器模塊放大濾波，與比較器模塊的比較閾值進行比較，若大于比較閾值則再脈沖整理模塊后輸入到多通道高速計數(shù)單元；

所述陣列探測組件E3和E4包括8×8以內(nèi)規(guī)模的小陣列的雪崩光電二極管以及工作驅(qū)動電路。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向極微弱信號的雙譜段激光成像裝置，其特征在于：所述的激光照射目標指在目標處激光光斑尺寸大于目標尺寸，激光光斑能覆蓋目標。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向極微弱信號的雙譜段激光成像裝置，其特征在于：所述光學接收系統(tǒng)位于遮光罩后端，收集來自目標后向散射回來的雙譜段激光信號并將雙譜段激光信號匯聚到中繼光學組件。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向極微弱信號的雙譜段激光成像裝置，其特征在于：所述光學接收系統(tǒng)形式為卡塞格林式光學系統(tǒng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向極微弱信號的雙譜段激光成像裝置，其特征在于：所述光電倍增管的響應(yīng)400nm到800nm光譜間的激光信號。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向極微弱信號的雙譜段激光成像裝置，其特征在于：所述雪崩光電二極管響應(yīng)800nm-1600nm光譜間的激光信號。