[發(fā)明專利]基于二維光學(xué)相控陣的抗干擾探測(cè)成像系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011626821.8
• 申請(qǐng)日: 2020-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN112817009B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖家莉;曹瑞;王子豪;孫艷玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S17/894
• 分類號(hào): G01S17/894;G01S7/48
• 代理公司: 西安嘉思特知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長(zhǎng)春

本發(fā)明公開了一種基于二維光學(xué)相控陣的抗干擾探測(cè)成像系統(tǒng)和方法，激光器發(fā)射目標(biāo)激光光束，目標(biāo)激光光束照射到二維光學(xué)相控陣后產(chǎn)生掃描光場(chǎng)，掃描光場(chǎng)照射至目標(biāo)經(jīng)反射后再照射至面陣探測(cè)器得到第一光場(chǎng)信息，第一光場(chǎng)信息經(jīng)上位機(jī)進(jìn)行追蹤算法處理后得到發(fā)射單元控制信號(hào)，上位機(jī)將發(fā)射單元控制信號(hào)發(fā)送給二維光學(xué)相控陣；發(fā)射單元控制信號(hào)為已追蹤到信號(hào)，二維光學(xué)相控陣產(chǎn)生贗熱光場(chǎng)，贗熱光場(chǎng)照射至目標(biāo)經(jīng)反射后再照射至面陣探測(cè)器后得到第二光場(chǎng)信息，第二光場(chǎng)信息經(jīng)上位機(jī)進(jìn)行強(qiáng)度相關(guān)成像處理得到目標(biāo)成像信息。二維光學(xué)相控陣產(chǎn)生掃描光場(chǎng)時(shí)，可快速靈活的追蹤探測(cè)；二維光學(xué)相控陣產(chǎn)生贗熱光場(chǎng)時(shí)，可解決相位干擾時(shí)成像困難的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光探測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于二維光學(xué)相控陣的抗干擾探測(cè)成像系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

光學(xué)相控陣(Optical Phased Array，OPA)因具有高速調(diào)制能力和與電路的密集共集成潛力等優(yōu)點(diǎn)，在主動(dòng)成像領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力。2011至2015年MIT在美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)的支持下進(jìn)行了硅基相控陣技術(shù)的研究，制作了64×64陣元的大規(guī)模OPA和8×8陣元各陣元相位可調(diào)的OPA，這實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)緊湊且成本低的大規(guī)模OPA，拓展了OPA在探測(cè)成像等領(lǐng)域的應(yīng)用。2015年，F(xiàn)irooz Aflatouni等人以4×4陣元的OPA為接收單元并使用時(shí)域調(diào)頻連續(xù)波的測(cè)距方法，實(shí)現(xiàn)了分辨率為微米量級(jí)的三維成像。2019年C.V.Poulton等人首次以具有512陣元的相位調(diào)制和1450nm-1640nm的波長(zhǎng)調(diào)制的二維OPA為發(fā)射單元實(shí)現(xiàn)了三維成像，這種成像方式依賴于OPA進(jìn)行光柵掃描。而2020年，NathanDostart等人將單個(gè)OPA用作敏捷照明光源，多個(gè)OPA作為接收單元實(shí)現(xiàn)了基于傅里葉變換的結(jié)構(gòu)光敏感成像(Fourier-Basis Agile Structured Illumination Sensing,F-BASIS)，從而在不使用OPA進(jìn)行掃描的情況下重建了一維目標(biāo)的圖像。以上這些基于OPA的成像方法具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊和分辨率高等特點(diǎn)，但它們?cè)诰哂邢辔桓蓴_的情況下成像質(zhì)量會(huì)嚴(yán)重下降。由于傳統(tǒng)的光學(xué)成像技術(shù)主要依靠光場(chǎng)平均強(qiáng)度的分布來(lái)得到物體的像，對(duì)相位變化很敏感。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于二維光學(xué)相控陣的抗干擾探測(cè)成像系統(tǒng)和方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于二維光學(xué)相控陣的抗干擾探測(cè)成像系統(tǒng)，包括：激光器、二維光學(xué)相控陣、面陣探測(cè)器和上位機(jī)，其中，

所述激光器，用于發(fā)射目標(biāo)激光光束；

所述二維光學(xué)相控陣，用于接收所述目標(biāo)激光光束，并對(duì)所述目標(biāo)激光光束依次進(jìn)行分束和相位調(diào)節(jié)后發(fā)射產(chǎn)生掃描光場(chǎng)，所述掃描光場(chǎng)照射至目標(biāo)反射產(chǎn)生掃描光束，所述掃描光束照射到所述面陣探測(cè)器；

所述面陣探測(cè)器，用于接收所述掃描光束，利用所述掃描光束得到第一光場(chǎng)信息；

所述上位機(jī)，用于對(duì)所述第一光場(chǎng)信息進(jìn)行追蹤算法處理得到發(fā)射單元控制信號(hào)，并將所述發(fā)射單元控制信號(hào)發(fā)送至所述二維光學(xué)相控陣；

所述二維光學(xué)相控陣，還用于接收所述發(fā)射單元控制信號(hào)，在所述發(fā)射單元控制信號(hào)為已追蹤到信號(hào)時(shí)產(chǎn)生贗熱光場(chǎng)，所述贗熱光場(chǎng)照射至所述目標(biāo)反射產(chǎn)生贗熱光束；

所述面陣探測(cè)器，還用于接收所述贗熱光束，利用所述贗熱光束產(chǎn)生第二光場(chǎng)信息；

所述上位機(jī)，還用于對(duì)所述第二光場(chǎng)信息進(jìn)行強(qiáng)度相關(guān)成像處理得到目標(biāo)成像信息。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述二維光學(xué)相控陣包括：入射光柵耦合器、若干分束器、若干移相器和若干出射光柵耦合器，所述入射光柵耦合器、所述若干分束器、所述若干移相器和所述若干出射光柵耦合器沿所述目標(biāo)激光光束的光路依次波導(dǎo)連接，其中，

所述入射光柵耦合器，用于將所述目標(biāo)激光光束進(jìn)行耦合得到耦合光束；