[發明專利]一種用于高光譜激光雷達的共焦激光鑒頻器

在審

• 申請號: 202011482012.4
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112415491A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 趙一鳴;宋長波;李飛;李祚涵;梅艷鵬;李之通;于勇
• 申請（專利權）人: 北京遙測技術研究所;航天長征火箭技術有限公司
• 主分類號: G01S7/487
• 分類號: G01S7/487
• 代理公司: 北京巨弘知識產權代理事務所(普通合伙) 11673
• 代理人: 王輝

1.一種用于高光譜激光雷達的共焦激光鑒頻器，其特征在于：包括共焦腔鏡(1)，連接在所述共焦腔鏡(1)一側的壓電陶瓷(2)，設置在所述共焦腔鏡(1)另一側的光電探測器(3)和與所述壓電陶瓷(2)、所述光電探測器(3)均電連接的綜控電路(4)；

所述共焦腔鏡(1)包括平行放置的第一共焦腔鏡(11)和第二共焦腔鏡(12)，所述第一共焦腔鏡(11)、所述第二共焦腔鏡(12)為曲率相同并鍍有相同激光透過率介質膜的凹面鏡，所述第一共焦腔鏡(11)、所述第二共焦腔鏡(12)均放置在鏡片焦平面處并且與所述壓電陶瓷(2)組成使激光自再現的共焦腔；

所述壓電陶瓷(2)用于在所述綜控電路(4)的控制下進行第一模式激光掃描和第二模式激光掃描，所述第二模式激光掃描的掃描范圍小于所述第一模式掃描的掃描范圍；

所述光電探測器(3)用于監測通過所述共焦腔的鎖頻激光并將產生的諧振信號反饋給所述綜控電路(4)；

所述綜控電路(4)用于通過控制所述壓電陶瓷(2)步長控制所述共焦腔腔長，所述綜控電路(4)用于接收所述光電探測器(3)反饋的所述諧振信號并通過所述第一模式激光掃描和所述第二模式激光掃描雙重結合控制所述共焦腔腔長以對雷達探測到的回波光進行鑒頻。

2.根據權利要求1所述的一種用于高光譜激光雷達的共焦激光鑒頻器，其特征在于：所述鎖頻激光為單頻激光且沿垂直于所述共焦腔鏡(1)方向入射，穿過所述壓電陶瓷(2)和所述共焦腔，入射到所述光電探測器(3)；

所述回波光沿垂直于所述共焦腔鏡(1)方向入射，在所述綜控電路(4)控制下，穿過所述壓電陶瓷(2)和所述共焦腔，入射到所述光電探測器(3)。

3.根據權利要求1所述的一種用于高光譜激光雷達的共焦激光鑒頻器，其特征在于：鑒頻器使用方法包括如下步驟：

S1、共焦腔粗掃描：所述綜控電路(4)設置在粗掃描狀態，所述綜控電路(4)控制所述壓電陶瓷(2)進行第一模式激光掃描，當所述鎖頻激光沿垂直所述共焦腔的方向入射時，所述鎖頻激光穿過所述共焦腔后射向所述光電探測器(3)，所述光電探測器(3)探測到所述鎖頻激光并產生所述諧振信號反饋給所述綜控電路(4)；

S2、共焦腔細掃描：所述綜控電路(4)接到所述諧振信號后進入細掃描狀態，所述綜控電路(4)控制所述壓電陶瓷(2)進行第二模式激光掃描，所述鎖頻激光穿過所述共焦腔后射向所述光電探測器(3)，所述光電探測器(3)探測到所述鎖頻激光并產生精確諧振信號反饋給所述綜控電路(4)；

S3、修正及鑒頻：所述綜控電路(4)根據所述精確諧振信號，通過算法修正532nm諧振峰和1064nm諧振峰位置，保持所述共焦腔腔長不變，探測雷達532nm回波信號完成鑒頻。

4.根據權利要求3所述的一種用于高光譜激光雷達的共焦激光鑒頻器，其特征在于：步驟S1中，所述粗掃描狀態為等分掃描，對應所述共焦腔腔長等間隔連續變化，尋找所述諧振主峰，所述諧振信號是根據比較算法判斷諧振峰滿足所述諧振主峰條件后發出的信號。

5.根據權利要求4所述的一種用于高光譜激光雷達的共焦激光鑒頻器，其特征在于：步驟S2中，所述細掃描狀態為根據所述諧振主峰對應的所述壓電陶瓷(2)驅動電壓，將所述壓電陶瓷(2)掃描電壓范圍壓縮到全范圍的四分之一并且根據算法進行的等分不變。

6.根據權利要求1所述的一種用于高光譜激光雷達的共焦激光鑒頻器，其特征在于：所述第一共焦腔鏡(11)、所述第二共焦腔鏡(12)材質為JGS1、ZF6、K9玻璃中的一種；

所述光電探測器(3)使用高速Si光電探測器。

7.根據權利要求1所述的一種用于高光譜激光雷達的共焦激光鑒頻器，其特征在于：所述壓電陶瓷(2)為多芯片粘合而成的分離式環形促動器，所述壓電陶瓷(2)兩端裝有陶瓷端板并采用金屬封裝。

8.根據權利要求1所述的一種用于高光譜激光雷達的共焦激光鑒頻器，其特征在于：所述壓電陶瓷(2)步進精度為0.1nm，所述壓電陶瓷(2)行程為5～10μm。