本发明专利技术一种用于水下距离选通探测成像的激光照明器，属于激光照明器技术领域，包括激光照明驱动器、激光器光源、TEC半导体制冷器和照明光学系统。本发明专利技术可与距离选通水下探测成像设备主控制器实现数据传输，用于水下距离选通探测成像设备的照明，具有结构紧凑、体积小、寿命长、稳定性高、工作温度范围宽的特点。激光器光源采用脉冲固体激光器，波长为在水下吸收效率较低的532nm，利用调Q技术，可对水下5m～100m目标进行照明。照明光学系统具备变焦功能，使照明激光发散角可在15°～60°之间连续可调，使其在水下距离选通探测成像应用中更加灵活。TEC半导体制冷器，调节激光器光源的温度，保证其工作的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光照明器
，特别是涉及到一种用于水下距离选通探测成像的激光照明器。
技术介绍
我国拥有300万平方公里的领海，深海勘探对我国的国民经济，科学发展有着重要的意义。2016年2月26日第十二届全国人民代表大会常务委员会第十九次会议通过了《中华人民共和国深海海底区域资源勘探开发法》，旨在规范深海海底区域资源勘探、开发活动，推进深海科学技术研究、资源调查，保护海洋环境，促进深海海底区域资源可持续利用，为我国进行深海勘探开发提供了重要的法律依据，同时也将海底勘探提高到了重要的地位。随着深海勘探地位的提高，以及深海勘探平台的发展，深海水下勘探设备与仪器的研发，必将成为各国研发的重点。其中海底水下可视化探测成像设备与仪器，是最重要的水下勘探设备之一，研发具有自主知识产权的深海水下探测成像设备，对我国深海探测装备的研制，深海勘探、水下探测工程的开展，具有重要的意义。由于水下能见度较低，水中各种物质组成复杂介质，水上空气中常用的探测观察成像手段在水下尤其深海并不适用。通常水下探测成像技术分为声呐探测成像技术和光电探测成像技术两大类。声呐是一种利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成水下探测和通讯任务的电子设备。由于受到海水介质分布、海水温度、盐度和水压等复杂环境因素的影响，声波在海水中的传播速度变化较大，导致声纳探测的方向、测距等精度误差较大；海洋环境中普遍存在的许多复杂噪声，如各种海洋生物发出的声音和海洋介质本身运动发出的声音，对声纳探测造成非常大的干扰，误报率较高；声呐利用声波可以用于对远距离目标的捕捉探测，并对几百米中距离大目标进行识别与粗略成像，但对几十米近距离内小目标难以进行识别并形成直观高分辨率的图像。基于以上几点原因，在近距离小目标探测与高分辨率成像领域，不适合使用声呐探测系统。为了填补声呐探测技术在近距离小目标探测与高分辨率直观成像的空白，人们开发出水下光电探测成像设备。水下光电探测成像技术，是利用先进的光源与摄像设备，在深海水下直接对目标进行探测照明成像的技术。主要有以下几种方式：普通光源照明探测成像、微光成像、激光照明探测成像。利用光电探测成像技术，可以获得声纳探测难以实现的对水下几十米距离内目标，特别是小目标如水雷、鱼类等的高精度的测距、定位以及高分辨率实时成像和识别的效果，在水下探测领域中发挥着越来越重要的作用。激光具有单色性好，亮度高等优点，通过Q调制等技术，可以在平均功率不变的情况下，以极短脉宽、极高峰值的并且可控的连续脉冲形式输出，传播较远距离，因此利用激光进行水下探测照明成像的技术是当前研究热点。但由于海水中颗粒物较多，目标与光源之间通常会产生大量的后向散射光，使激光照明探测成像的能见度受到极大限制，图像清晰度随着距离增加大幅下降。为了最大程度减小后向散射光对成像造成的影响，目前通常利用的是距离选通激光探测成像技术。距离选通技术是利用脉冲激光器和ICCD选通摄像机，以时间的先后分开不同距离上的散射光和目标的反射光，使摄像机刚好在被观察目标反射回来的激光脉冲到达时打开快门工作并成像。此种方法对解决由海水中的悬浮颗粒引起的后向散射问题很有力。系统的距离分辨率由激光脉冲宽度和探测器选通门宽度决定，如果选通脉冲宽度和激光脉冲宽度都很窄，使得只有目标附近的反射光才能到达摄像机，那么就能大大提高回波信号的信噪比。由于海水透过窗口波长在430nm～570nm，也就是蓝光到黄绿光波段，水下激光照明通常采用这一波段激光作为光源。掺钕钇铝石榴石Nd:YAG 532nm脉冲激光器具有运行稳定、脉冲宽度较窄、峰值功率高、结构紧凑、使用寿命长、易于维护等优点，因此窄脉宽的532nm脉冲激光器，是目前作为水下距离选通探测成像设备照明光源的最佳选择。由于利用距离选通技术开发的成像系统信噪比较高，分辨率较高，成像距离较远。基于距离选通技术的水下探测成像技术，已成为国内外水下探测技术研发热点。国内已有高校及研究所对水下距离选通探测成像技术进行研究，但未见有成熟产品。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种用于水下距离选通探测成像的激光照明器,用于水下距离选通探测成像设备中，对水下目标进行照明，用来解决由于海水中颗粒物较多，目标与光源之间通常会产生大量的后向散射光，使激光照明探测成像的能见度受到极大限制，图像清晰度随着距离增加大幅下降的技术问题。一种用于水下距离选通探测成像的激光照明器，与水下距离选通探测成像设备配合连接，其特征是：包括激光照明驱动器、激光器光源、TEC半导体制冷器和照明光学系统，所述激光器光源为全固态激光器，包括凹面镜、平面镜、半导体激光二极管阵列、掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体、磷酸钛氧钾KTP晶体、电光Q开关和电光Q开关驱动器；所述凹面镜上镀有高反膜；所述平面镜上镀有90％反射率膜，平面镜与凹面镜组成凹平谐振腔；所述凹平谐振腔内设置有半导体激光二极管阵列、掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体和电光Q开关；所述半导体激光二极管阵列为泵浦源；所述掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体为工作物质；所述电光Q开关驱动器通过导线与电光Q开关连接；所述磷酸钛氧钾KTP晶体为倍频晶体，磷酸钛氧钾KTP晶体位于激光器光源的出光端；所述照明光学系统内设置有旋转套筒；所述旋转套筒上设置有固定组和变焦组，其中固定组为凹透镜，凹透镜固定安装在旋转套筒的一端，变焦组为聚焦透镜，聚焦透镜为凸透镜和凹透镜胶合而成，聚焦透镜通过镜片座安装在旋转套筒的内部；所述激光器光源发出的激光由固定组入射至照明光学系统内；所述激光照明驱动器包括单片机、RS232接口、半导体激光驱动模块、电光调Q驱动模块、光学系统驱动模块和TEC驱动模块，激光照明驱动器通过导线与水下距离选通探测成像设备的电源连接，激光照明驱动器通过RS232接口与水下距离选通探测成像设备连接；所述单片机通过导线分别与RS232接口、半导体激光驱动模块、电光调Q驱动模块、光学系统驱动模块、TEC驱动模块连接；所述半导体激光驱动模块通过导线与半导体激光二极管阵列连接；所述电光调Q驱动模块通过导线与电光Q开关驱动器连接；所述光学系统驱动模块通过导线与照明光学系统连接；所述TEC驱动模块通过导线与TEC半导体制冷器连接。所述激光器光源为532nm激光器。所述凹面镜上镀的高反膜为1064nm高反膜。所述平面镜上镀的90％反射率膜为1064nm90％反射率膜。通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：本专利技术可与距离选通水下探测成像设备主控制器实现数据传输，用于水下距离选通探测成像设备的照明，具有结构紧凑、体积小、寿命长、稳定性高、工作温度范围宽的特点。激光器光源采用脉冲固体激光器，波长为在水下吸收效率较低的532nm，利用调Q技术，实现脉冲宽度<20ns，脉冲能量>100mJ，重复频率小于50Hz，可对水下5m～100m目标进行照明。激光器光源，采用半导体激光二极管作为泵浦源，TEC半导体制冷器进行温度控制，保证激光器光源结构紧凑、体积小、功率稳定性高、寿命长，工作温度范围宽。照明光学系统具备变焦功能，与水下距离选通探测成像设备的同步控制系统连接，使照明激光发散角可在15°～60本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于水下距离选通探测成像的激光照明器，与水下距离选通探测成像设备配合连接，其特征是：包括激光照明驱动器(1)、激光器光源(2)、TEC半导体制冷器(3)和照明光学系统(4)，所述激光器光源(2)为全固态激光器，包括凹面镜(201)、平面镜(202)半导体激光二极管阵列(203)、掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体(204)、磷酸钛氧钾KTP晶体(205)、电光Q开关(206)和电光Q开关驱动器(207)；所述凹面镜(201)上镀有高反膜；所述平面镜(202)上镀有90％反射率膜，平面镜(202)与凹面镜(201)组成凹平谐振腔；所述凹平谐振腔内设置有半导体激光二极管阵列(203)、掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体(204)和电光Q开关(206)；所述半导体激光二极管阵列(203)为泵浦源；所述掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体(204)为工作物质；所述电光Q开关驱动器(207)通过导线与电光Q开关(206)连接；所述磷酸钛氧钾KTP晶体(205)为倍频晶体，磷酸钛氧钾KTP晶体(205)位于激光器光源(2)的出光端；所述照明光学系统(4)内设置有旋转套筒；所述旋转套筒上设置有固定组(401)和变焦组(402)，其中固定组(401)为凹透镜，凹透镜固定安装在旋转套筒的一端，变焦组(402)为聚焦透镜，聚焦透镜为凸透镜和凹透镜胶合而成，聚焦透镜通过镜片座安装在旋转套筒的内部；所述激光器光源(2)发出的激光由固定组(401)入射至照明光学系统(4)内；所述激光照明驱动器(1)包括单片机(101)、RS232接口(102)、半导体激光驱动模块(103)、电光调Q驱动模块(104)、光学系统驱动模块(105)和TEC驱动模块(106)，激光照明驱动器(1)通过导线与水下距离选通探测成像设备的电源连接，激光照明驱动器(1)通过RS232接口(102)与水下距离选通探测成像设备连接；所述单片机(101)通过导线分别与RS232接口(102)、半导体激光驱动模块(103)、电光调Q驱动模块(104)、光学系统驱动模块(105)、TEC驱动模块(106)连接；所述半导体激光驱动模块(103)通过导线与半导体激光二极管阵列(203)连接；所述电光调Q驱动模块(104)通过导线与电光Q开关驱动器(207)连接；所述光学系统驱动模块(105)通过导线与照明光学系统(4)连接；所述TEC驱动模块(106)通过导线与TEC半导体制冷器(3)连接。...
【技术特征摘要】
1.一种用于水下距离选通探测成像的激光照明器，与水下距离选通探测成像设备配合连接，其特征是：包括激光照明驱动器(1)、激光器光源(2)、TEC半导体制冷器(3)和照明光学系统(4)，所述激光器光源(2)为全固态激光器，包括凹面镜(201)、平面镜(202)半导体激光二极管阵列(203)、掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体(204)、磷酸钛氧钾KTP晶体(205)、电光Q开关(206)和电光Q开关驱动器(207)；所述凹面镜(201)上镀有高反膜；所述平面镜(202)上镀有90％反射率膜，平面镜(202)与凹面镜(201)组成凹平谐振腔；所述凹平谐振腔内设置有半导体激光二极管阵列(203)、掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体(204)和电光Q开关(206)；所述半导体激光二极管阵列(203)为泵浦源；所述掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体(204)为工作物质；所述电光Q开关驱动器(207)通过导线与电光Q开关(206)连接；所述磷酸钛氧钾KTP晶体(205)为倍频晶体，磷酸钛氧钾KTP晶体(205)位于激光器光源(2)的出光端；所述照明光学系统(4)内设置有旋转套筒；所述旋转套筒上设置有固定组(401)和变焦组(402)，其中固定组(401)为凹透镜，凹透镜固定安装在旋转套筒的一端，变焦组(402)为聚焦透镜，聚焦透镜为凸透镜和凹透镜胶合而成，聚焦透镜通过镜片座安装在旋转套筒的内部；所述激光器光源(2)发出的激光由固...
【专利技术属性】
技术研发人员：张辰，张巍，董洪斌，解明，杨波，马大伟，孙婷婷，
申请(专利权)人：长春德信光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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