[發明專利]一種雙光束輔助增強的激光探測方法和裝置

有效

• 申請號: 202010591225.4
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111708041B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 王中陽;唐俊;高琪
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: G01S17/48
• 分類號: G01S17/48
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

1.一種雙光束相干輔助增強的探測方法，其特征在于，包括：

步驟S1，由第一發射單元和第二發射單元產生并同步發射第一光束和第二光束；

步驟S2，通過一合束單元將所述第一光束和所述第二光束合束為共線傳輸的雙光束，所述雙光束通過望遠鏡發射系統在拉曼型或原子型傳輸介質中共線傳輸到目標物體；

步驟S3，由望遠鏡接收系統采集所述目標物體反射的雙光束回波信號，所述雙光束回波信號通過分束單元分為第一回波信號和第二回波信號，所述第一回波信號和第二回波信號分別耦合到兩個單光子探測器；

步驟S4，計算機控制光子計數器接收所述單光子探測器中的信號，并進行關聯符合計數分析，得到所述目標物體的位置信息；

所述光子計數器主要由放大器、常數比例鑒頻器、多通道分析器組成；放大器設置為將兩個光子探測器采集到的回波電信號和背景噪聲進行提取和同比例放大；常數比例鑒頻器對放大后的回波電信號和背景噪聲進行濾波，過濾掉背景噪聲，得到噪聲較小的回波電信號；所述多通道分析器設置為對兩束回波電信號進行關聯符合計數分析，從而消除背景噪聲。

2.根據權利要求1所述的雙光束相干輔助增強的探測方法，其特征在于，所述步驟S1中第一光束和第二光束為兩束相干激光，其產生方法為：所述第一發射單元采用激光器產生所述第一光束，所述第二發射單元采用光學參量振蕩器同步產生所述第二光束。

3.根據權利要求1所述的雙光束相干輔助增強的探測方法，其特征在于，所述步驟S1中第一光束和第二光束為兩束相干激光，其產生方法為：所述第一光束在介質中通過受激拉曼產生所述第二光束。

4.根據權利要求1所述的雙光束相干輔助增強的探測方法，其特征在于，所述步驟S2中雙光束在拉曼型傳輸介質中共線相干增強傳輸的方法為受激拉曼散射相干增強，所述步驟S2中雙光束在原子型傳輸介質中共線相干增強傳輸的方法為電磁感應透明方法或相干粒子數俘獲方法。

5.根據權利要求1所述的雙光束相干輔助增強的探測方法，其特征在于，所述步驟S3還包括：對所述第一回波信號和第二回波信號進行濾波，所述單光子探測器分別將濾波后的回波信號接入到所述光子計數器中。

6.一種雙光束輔助增強的探測裝置，其特征在于，沿信號走向依次包括：

雙光束產生系統，設置為同步產生第一光束和第二光束；

雙光束發射系統，其包括一合束單元和一望遠鏡發射系統，該合束單元設置為將所述第一光束和所述第二光束合束為共線傳輸的雙光束，所述雙光束通過所述望遠鏡發射系統在拉曼型或原子型傳輸介質中共線傳輸到目標物體；

回波信號采集系統，其包括一望遠鏡接收系統和一分束單元，所述望遠鏡接收系統設置為采集所述目標物體反射的雙光束回波信號，所述雙光束回波信號通過所述分束單元分為第一回波信號和第二回波信號，所述第一回波信號和第二回波信號分別耦合到兩個單光子探測器；

回波信號處理系統，其包括一計算機和一光子計數器，所述計算機設置為控制所述光子計數器接收所述單光子探測器中的信號并進行關聯符合計數分析，得到所述目標物體的位置信息；

所述光子計數器主要由放大器、常數比例鑒頻器、多通道分析器組成；放大器設置為將兩個光子探測器采集到的回波電信號和背景噪聲進行提取和同比例放大；常數比例鑒頻器對放大后的回波電信號和背景噪聲進行濾波，過濾掉背景噪聲，得到噪聲較小的回波電信號；所述多通道分析器設置為對兩束回波電信號進行關聯符合計數分析，從而消除背景噪聲。

7.根據權利要求6所述的雙光束輔助增強的探測裝置，其特征在于，所述雙光束產生系統包括一激光器和一光學參量振蕩器，所述激光器設置為產生所述第一光束，所述光學參量振蕩器設置為同步產生所述第二光束。

8.根據權利要求6所述的雙光束輔助增強的探測裝置，其特征在于，所述回波信號采集系統還包括一濾波單元，所述濾波單元設置為對所述第一回波信號和第二回波信號進行濾波，所述單光子探測器將濾波后的回波信號接入光子計數器中。