[發明專利]一種天基空間目標激光測距光學系統

有效

• 申請號: 202010639921.8
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111736163B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 劉壯;王超;史浩東;李英超;付強
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10;G01S7/497;G01S7/481
• 代理公司: 北京中理通專利代理事務所(普通合伙) 11633
• 代理人: 劉慧宇

1.一種天基空間目標激光測距光學系統，其特征是，該系統包括激光器(1)、擴束鏡(2)、分光鏡(3)、單模光纖(4)、光纖衰減器(5)、主波探測器(6)、提前量振鏡(7)、轉換器(8)、雙工反射鏡(9)、中空雙色分光鏡(10)、二維振鏡(11)、望遠鏡(12)、成像鏡組(13)、視場光闌(14)、二次會聚透鏡組(15)、單光子探測器(16)、會聚透鏡組(17)、精跟蹤相機(18)、倍頻晶體(19)和角反射器(20)組成；

在測距工作模式下，激光器（1）產生激光脈沖，激光先經過擴束鏡（2）擴束，擴束后激光入射到分光鏡（3）上，激光被分光鏡（3）反射后耦合進入單模光纖（4），然后經過光纖衰減器（5），最后進入主波探測器（6）轉換為記錄起始時刻的主波信號；

透過分光鏡（3） 的激光入射到提前量振鏡（7）上，激光經過提前量振鏡（7）反射,反射光再從轉換器（8）與雙工反射鏡（9）中間的小孔穿過，然后從中空雙色分光鏡（10）透過，被二維振鏡（11）反射，最后經過望遠鏡（12）發射向空間目標；

從空間目標反射回的激光被望遠鏡（12）接收，然后通過二維振鏡（11），透過中空雙色分光鏡（10），在雙工反射鏡（9）表面發生發射，反射光經過成像鏡組（13）后，通過視場光闌（14），再經過二次會聚透鏡組（15）后耦合進入單光子探測器（16），最終轉換成記錄終止時刻的回波信號；

從空間目標反射的太陽光被望遠鏡（12）接收，然后通過二維振鏡（11），在中空雙色分光鏡（10）表面發生反射，然后透過會聚透鏡組（17），匯聚于精跟蹤相機（18）的感光面，轉換成用于跟蹤的角度信息；

在激光發射角度標定模式下，轉換器（8）將倍頻晶體（19）轉入光路，激光器（1）產生低功率連續光，依次通過擴束鏡（2）、分光鏡（3）、被提前量振鏡（7）反射，經過倍頻晶體（19）波長倍頻成532nm，從雙工反射鏡（9）小孔穿過后，在中空雙色分光鏡（10）表面發生反射，在經過角反射器（20）反射后，從中空雙色分光鏡（10）中間穿過，經過會聚透鏡組（17）后匯聚于精跟蹤相機（18）感光面。

2.根據權利要求1所述的一種天基空間目標激光測距光學系統，其特征在于，所述激光器（1）為1064nm固體激光器，具有脈沖光模式和連續光模式，脈沖模式，重復頻率1kHz，單脈沖能量1mJ，經過擴束鏡（2）與望遠鏡（12）擴束后束散角為20μrad。

3.根據權利要求1所述的一種天基空間目標激光測距光學系統，其特征在于，所述分光鏡（3）在45°入射情況下透過率大于99%，反射率不足1%。

4.根據權利要求1所述的一種天基空間目標激光測距光學系統，其特征在于，所述光纖衰減器（5）衰減量值為50dB。

5.根據權利要求1所述的一種天基空間目標激光測距光學系統，其特征在于，所述主波探測器（6）為APD或者PIN探測器。

6.根據權利要求1所述的一種天基空間目標激光測距光學系統，其特征在于，所述中空雙色分光鏡（10）為長波通分光鏡，可透過1064nm激光，反射380nm~900nm可見光；所述中空雙色分光鏡（10）中間圓孔為正面投影長寬比1.414:1的橢圓孔。

7.根據權利要求1所述的一種天基空間目標激光測距光學系統，其特征在于，所述單光子探測器（16）為近紅外單光子探測器。

8.根據權利要求1所述的一種天基空間目標激光測距光學系統，其特征在于，所述倍頻晶體（19）可將1064nm激光波長轉換成532nm，兩個表面平行度優于5μrad。

9.根據權利要求1所述的一種天基空間目標激光測距光學系統，其特征在于，所述角反射器（20）可將中空雙色分光鏡（10）反射的532nm激光經過兩次反射至中空雙色分光鏡（10）中間的小孔中，激光入射前與發射后平行度優于1μrad。