[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

本發明涉及一種雙光束輔助增強的探測方法，包括：產生并同步發射第一光束和第二光束；將第一光束和第二光束合束為雙光束，雙光束通過望遠鏡發射系統在傳輸介質中共線傳輸到目標物體；望遠鏡接收系統采集雙光束回波信號，分束為第一回波信號和第二回波信號，并耦合到兩個單光子探測器；計算機控制光子計數器接收單光子探測器中的信號進行關聯符合計數分析，得到目標物體的位置信息。本發明還提供一種雙光束輔助增強的探測裝置，本發明的探測方法和裝置使激光在介質中的傳輸距離增加，同時降低背景噪聲，提高回波信號探測能力，實現激光在拉曼型傳輸介質和原子型傳輸介質中實時進行遠距離探測，提高激光雷達的探測能力，滿足民用和軍事等需求。

技術領域

本發明涉及激光探測領域，更具體地涉及一種雙光束輔助增強的激光探測方法和裝置。

背景技術

現有的激光探測技術可應用到激光雷達探測技術上，激光雷達可全球范圍內對氣象、海洋、地表進行實時精確的探測，對我國的軍事、氣候、海洋資源開發有非常重要的作用。目前主要利用單光束在拉曼型傳輸介質和原子型傳輸介質中進行傳輸，其中，常見拉曼型傳輸介質包含水、水蒸氣、葉綠素和類胡蘿卜素等，常見原子型傳輸介質包含氮氣、氧氣和稀有氣體等。但由于單束激光自身在傳輸能力的特性存在一些缺陷，在探測過程中介質對激光的吸收、色散和衰減等作用，使得激光在傳輸介質的傳輸距離受到限制。同時由于背景噪聲和后向散射等噪聲因素的影響，回波信號需要大于背景噪聲光子數才能探測，從而使得激光雷達的探測能力進一步降低。如何提高傳統激光探測技術在介質中的傳輸能力，大幅提高激光在介質中的作用距離和分辨能力，為信號測量、制導等提供技術保障，提高激光雷達的探測距離變得尤為重要。

發明內容

為了解決現有激光探測技術中探測距離受限的問題，本發明提供一種雙光束輔助增強的探測方法和裝置，提高了激光在拉曼型或原子型傳輸介質中的傳輸距離。

本發明提供的一種雙光束輔助增強的探測方法，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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。