激光雷达收发装置及激光雷达系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种激光雷达收发装置及激光雷达系统，涉及环境监测技术领域。激光雷达收发装置的脉冲激光器发出激光束，激光束经过激光二色镜分作两个激光束，两个激光束被调整平行后均经过扩束准直，之后又分别被多个第二激光反射镜反射。第一望远镜的口径小于第二望远镜的口径，两个激光束被第二激光反射镜分别沿第一望远镜和第二望远镜的光轴方向反射传输至大气。各个激光束的回波信号分别被相应的望远镜接收。激光雷达系统包括激光雷达收发装置、镜后单元以及数据采集单元。激光雷达收发装置及激光雷达系统能够同时探测近场和远场的回波信号，其低廉的成本也能够为大气研究提供更多的研究基础，而不局限于实验室内。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达收发装置及激光雷达系统
本技术涉及环境监测
，具体而言，涉及一种激光雷达收发装置及激光雷达系统。
技术介绍
激光雷达在大气气溶胶和环境监测等领域有着非常广泛的应用，是提供大气垂直信息的重要手段。目前，在大气气溶胶和环境监测领域内应用的激光雷达系统类型由简单到复杂大致可以分为四种：米散射型，米散射-偏振型，米散射-偏振-拉曼型，高光谱型。随着激光雷达硬件技术的迅猛发展，这四种类型的激光雷达系统也逐渐由单波段单接收通道发展为多波段多接收通道，可提供更加丰富准确的大气垂直信息。尽管激光雷达系统的探测波长或接收通道越多有助于获得更全面的大气信息，但是由此引出的问题也是激光雷达系统产品化过程中所必须考虑的：(1)目前，市面上的激光雷达产品几乎均为单个或多个探测波长、单接收视场为主。该种方式的激光雷达其探测结果中，对近场和远场探测效果的优劣主要依赖于单接收视场的视场角度大小。接收视场角度小，则对远场的探测更为有效；反之，近场的探测更有效；(2)直接购置进口多探测波长，多接收视场的激光雷达系统产品价格非常昂贵，该种配置的激光雷达系统目前仅应用在实验室中。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种激光雷达收发装置，其能够同时进行近场和远场的大气探测。本技术的另外一个目的在于提供一种激光雷达系统，其包括上述激光雷达收发装置，其能够以更低廉的成本，实现有效的大气信息探测。本技术的实施例是这样实现的：本技术的实施例提供了一种激光雷达收发装置，包括脉冲激光器、激光二色镜、扩束准直器、第一激光反射镜、第二激光反射镜、第一望远镜、第二望远镜；所述脉冲激光器发出激光束，所述激光束经过所述激光二色镜分作第一激光束和第二激光束，所述第一激光束进入一个所述扩束准直器，所述第二激光束经过所述第一激光反射镜的反射与所述第一激光束平行且进入另外一个所述扩束准直器，经过所述扩束准直器后的所述第一激光束和所述第二激光束分别被多个所述第二激光反射镜反射；所述第一望远镜的口径小于所述第二望远镜的口径，所述第一激光束被所述第二激光反射镜沿所述第一望远镜的光轴方向反射传输至大气，所述第二激光束被所述第二激光反射镜沿所述第二望远镜的光轴方向反射传输至大气；所述第一激光束的后向散射的回波信号同时被所述第一望远镜和所述第二望远镜接收，所述第二激光束的后向散射的回波信号被所述第二望远镜接收。另外，根据本技术的实施例提供的激光雷达收发装置，还可以具有如下附加的技术特征：在本技术的可选实施例中，所述激光雷达收发装置还包括第一光阑和第二光阑，所述第一激光束的后向散射的回波信号经所述第一望远镜和所述第二望远镜接收后分别经过所述第一光阑和所述第二光阑以及所述第一望远镜和所述第二望远镜各自的透镜将平行光传输至镜后单元，所述第二激光束的后向散射的回波信号经所述第二望远镜接收后经过所述第二光阑以及透镜后将平行光传输至镜后单元。在本技术的可选实施例中，所述第一光阑的孔径大于所述第二光阑的孔径。在本技术的可选实施例中，所述脉冲激光器、所述激光二色镜、所述扩束准直器、所述第一激光反射镜和部分所述第二激光反射镜均位于第一平面，所有的所述第二激光反射镜均位于第二平面，所述第一平面与所述第二平面互为垂直。在本技术的可选实施例中，所述第二激光反射镜的数量为六个，其中三个所述第二激光反射镜用于使所述第一激光束连续反射3次，另外三个所述第二激光反射镜用于使所述第二激光束连续反射3次。在本技术的可选实施例中，所述第一激光束为1064nm和532nm的激光束。在本技术的可选实施例中，所述第二激光束为355nm的激光束。在本技术的可选实施例中，所述第一望远镜的光轴方向和所述第二望远镜的光轴方向平行。在本技术的可选实施例中，所述第一望远镜的光轴方向和所述第二望远镜的光轴方向均与重力加速度方向相反。本技术的实施例提供了一种激光雷达系统，包括上述任一项的激光雷达收发装置。本技术的有益效果是：激光雷达收发装置通过将一组激光束分作平行的两路，并且使之分别与第一望远镜、第二望远镜进行平行光轴方向的反射入大气的动作，再通过接收回波信号，并结合第一光阑、第二光阑来进一步调整视场角大小。以更低的设备成本，实现了对于回波信号的更好地探测，并且还能同时探测近场和远场的回波信号，对于获取更为丰富的大气探测信息而言极为有利，适于推广应用。激光雷达系统通过使用上述激光雷达收发装置，能够实现对大气的更好的探测、监测，低廉的成本也能够为大气研究提供更多的研究基础，而不局限于实验室内。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本技术的实施例1提供的激光雷达收发装置的示意图；图2为图1所示的第一望远镜及其接收的回波信号的轨迹的示意图；图3为本技术的实施例1所提及的第一平面和第二平面的示意图；图4为本技术的实施例2提供的激光雷达系统的示意图。图标：100-激光雷达收发装置；10-脉冲激光器；11-激光二色镜；12-扩束准直器；13-第一激光反射镜；14-第二激光反射镜；15-第一望远镜；16-第二望远镜；20-第一光阑；21-第二光阑；101-第一平面；102-第二平面；200-激光雷达系统；210-镜后单元。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“水平”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光雷达收发装置，其特征在于，包括脉冲激光器、激光二色镜、扩束准直器、第一激光反射镜、第二激光反射镜、第一望远镜、第二望远镜；所述脉冲激光器发出激光束，所述激光束经过所述激光二色镜分作第一激光束和第二激光束，所述第一激光束进入一个所述扩束准直器，所述第二激光束经过所述第一激光反射镜的反射与所述第一激光束平行且进入另外一个所述扩束准直器，经过所述扩束准直器后的所述第一激光束和所述第二激光束分别被多个所述第二激光反射镜反射；所述第一望远镜的口径小于所述第二望远镜的口径，所述第一激光束被所述第二激光反射镜沿所述第一望远镜的光轴方向反射传输至大气，所述第二激光束被所述第二激光反射镜沿所述第二望远镜的光轴方向反射传输至大气；所述第一激光束的后向散射的回波信号同时被所述第一望远镜和所述第二望远镜接收，所述第二激光束的后向散射的回波信号被所述第二望远镜接收。

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达收发装置，其特征在于，包括脉冲激光器、激光二色镜、扩束准直器、第一激光反射镜、第二激光反射镜、第一望远镜、第二望远镜；所述脉冲激光器发出激光束，所述激光束经过所述激光二色镜分作第一激光束和第二激光束，所述第一激光束进入一个所述扩束准直器，所述第二激光束经过所述第一激光反射镜的反射与所述第一激光束平行且进入另外一个所述扩束准直器，经过所述扩束准直器后的所述第一激光束和所述第二激光束分别被多个所述第二激光反射镜反射；所述第一望远镜的口径小于所述第二望远镜的口径，所述第一激光束被所述第二激光反射镜沿所述第一望远镜的光轴方向反射传输至大气，所述第二激光束被所述第二激光反射镜沿所述第二望远镜的光轴方向反射传输至大气；所述第一激光束的后向散射的回波信号同时被所述第一望远镜和所述第二望远镜接收，所述第二激光束的后向散射的回波信号被所述第二望远镜接收。2.根据权利要求1所述的激光雷达收发装置，其特征在于，所述激光雷达收发装置还包括第一光阑和第二光阑，所述第一激光束的后向散射的回波信号经所述第一望远镜和所述第二望远镜接收后分别经过所述第一光阑和所述第二光阑以及所述第一望远镜和所述第二望远镜各自的透镜将平行光传输至镜后单元，所述第二激光束的后向散射的回波信号经所述第二望远镜接收后经过所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周天，黄忠伟，史晋森，黄建平，张北斗，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：新型
国别省市：甘肃,62