[發明專利]激光陣列分束器和光柵設計方法

有效

• 申請號: 202011388175.6
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112558314B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 韓旭;李志;黃劍斌;黃龍飛;吳耀軍;龐羽佳;蒙波;蔡錚
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: G02B27/10
• 分類號: G02B27/10;G02F1/13;G02F1/139;G02B27/00;G02B5/18
• 代理公司: 北京善任知識產權代理有限公司 11650
• 代理人: 張振偉

本發明提供一種激光陣列分束器和光柵設計方法，包括：激光器、偏振測量儀、激光準直器、二維液晶達曼光柵和檢偏器；偏振測量儀檢測激光器發射的偏振激光，在偏振激光為線偏振光時，使偏振激光與二維液晶達曼光柵的主軸的夾角呈預設角度，預設角度使衍射后的激光陣列的方向與未經衍射的激光的偏振方向垂直；偏振測量儀還在偏振激光為圓偏振光時，將偏振激光直接射至激光準直器；激光準直器放大偏振激光的光斑直徑；二維液晶達曼光柵使準直后的偏振激光入射在有效面中心位置形成陣列光束；檢偏器將未經衍射的激光從所陣列光束中分離出去。本發明能夠將未衍射光和衍射光完全分離開，提高了探測器對對應衍射級光子的探測概率。

技術領域

本發明涉及激光三維成像雷達技術領域，尤其涉及一種激光陣列分束器和光柵設計方法。

背景技術

為了進行較遠距離的激光三維成像，通常需要將一束激光分為若干的陣列光束，通過提高激光回波效率，從而提高激光的利用率，進而提高激光雷達的探測距離。

但是傳統的激光分束技術中，激光經過光柵分束后，光束中混有未經衍射的零級光束，對于大視場角和高階分束光柵，零級光束的能量較強，因此會影響后續陣列光束的應用效果。

發明內容

基于此，本發明實施例提供一種激光陣列分束器和光柵設計方法，以解決現有激光分束技術中，分束后的光束中混有未經衍射的零級光束，影響后續陣列光束的應用效果的問題。

根據本發明實施例的第一方面，提供一種激光陣列分束器，包括：激光器、偏振測量儀、激光準直器、二維液晶達曼光柵和檢偏器；

所述激光器用于發射偏振激光；

所述偏振測量儀用于檢測所述偏振激光，在所述偏振激光為線偏振光時，使所述偏振激光與所述二維液晶達曼光柵的主軸的夾角呈預設角度，并射至所述激光準直器；其中，所述預設角度用于使衍射后的激光陣列的方向與未經衍射的激光的偏振方向垂直；

所述偏振測量儀還用于在所述偏振激光為圓偏振光時，將所述偏振激光射至所述激光準直器；

所述激光準直器，用于放大所述偏振激光的光斑直徑；

所述二維液晶達曼光柵，用于使準直后的所述偏振激光入射在有效面中心位置，形成陣列光束；

所述檢偏器，用于將未經衍射的激光從所述陣列光束中分離出去。

可選的，所述預設角度為-45°或+45°。

可選的，所述二維液晶達曼光柵為向列相液晶達曼光柵。

可選的，采用激光直寫技術制作所述向列相液晶達曼光柵。

可選的，所述二維液晶達曼光柵的設計原理包括：根據

使所述陣列光束中所有顯現的衍射級光束的強度相等；其中，c₀為0衍射級的光場分布，c_b為非0衍射級的光場分布，x_κ為一維液晶達曼光柵的透過率函數的拐點，T為一維液晶達曼光柵的一個光柵周期，N為一個光柵周期內的拐點總數，B為所述陣列光束中所有顯現的衍射級光束的集合。

可選的，所述二維液晶達曼光柵的設計方法，包括：

將x方向上的B帶入所述衍射級的光場分布中并進行傅里葉變換，得到x方向上的所述透過率函數的所有拐點位置的集合{x_κ}，以及將y方向上的B帶入所述衍射級的光場分布中并進行傅里葉變換，得到y方向上的所述透過率函數的所有拐點位置的集合{y_κ}；