基于Y型光纤的透射式收发合置激光雷达系统技术方案

本实用新型专利技术提出一种基于Y型光纤的透射式收发合置激光雷达系统，包括激光器，在所述激光器出射光束的后继光路上依次设置有耦合透镜、Y型光纤的发射端、Y型光纤的探测端以及透射式光学准直透镜；激光照射目标后激发出荧光，对荧光的接收光路上依次设有所述透射式光学准直透镜、Y型光纤的探测端、Y型光纤的接收端、长波通滤光片、分光系统以及光电探测器，所述光电探测器分别与信号处理系统以及脉冲信号发生器相连接，所述信号处理系统还与脉冲信号发生器相连接，所述脉冲信号发生器还与激光器相连接。上述激光雷达系统具有结构紧凑、体积小、调试方便等优点，相对于反射式卡塞格林光学系统，无中心遮拦，因此光发射以及接收效率高。

Transmission type transceiver laser radar system based on Y optical fiber

The utility model provides a transmission and transmitting and receiving laser radar system based on Y type fiber, which includes a laser, a transmitting end of a coupling lens, a Y type fiber, a detection end of a Y type fiber and a transmission optical quasi straight lens. The fluorescence is provided with the transmission optical collimation lens, the detection end of the Y type fiber, the receiving end of the Y type fiber, the long wave pass filter, the light separation system and the photoelectric detector. The photodetectors are connected with the signal processing system and the pulse signal generator respectively. The signal processing system is respectively connected. The system is also connected with the pulse signal generator, and the pulse signal generator is also connected with the laser. The laser radar system has the advantages of compact structure, small volume, convenient debugging and so on. Compared with the reflection type Cassegrain optical system, the laser radar system has no center block, so the optical emission and receiving efficiency are high.

【技术实现步骤摘要】
基于Y型光纤的透射式收发合置激光雷达系统
本技术涉及激光雷达领域，尤其涉及一种基于Y型光纤的透射式收发合置激光雷达系统。
技术介绍
激光雷达光学系统一般分为收发分置与收发合置两种。收发分置光学系统中，发射激光束与光学系统接收视场不同轴，激光雷达测量前必须进行收发光路的对准，使收发光路基本平行，才能有效观测到数据，但是常常由于观测平台震动、波长变更或者温度变化等原因导致激光雷达系统的发射光束和接收视场不匹配，这样会引起测量信号产生相当大的误差，因此，在激光雷达测量前需要进行收发光路的对准，增加了操作的复杂性，不利于激光雷达普通应用。而对于收发合置光学系统，发射激光与接收光学天线共用一套光学系统，这样往往存在发射激光干扰接收光信号问题，因此需要偏振分束、滤光片等辅助光学元件保证发射与接收光隔离，致使光学系统比较复杂，调试也比较困难。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本技术提出了一种结构紧凑、免调试，使用简单的基于Y型光纤的透射式收发合置激光雷达系统。为了实现上述目的，本技术提出了一种基于Y型光纤的透射式收发合置激光雷达系统，包括激光器，在所述激光器出射光束的后继光路上依次设置有耦合透镜、Y型光纤的发射端、Y型光纤的探测端以及透射式光学准直透镜；激光照射目标后激发出荧光，对荧光的接收光路上依次设有所述透射式光学准直透镜、Y型光纤的探测端、Y型光纤的接收端、长波通滤光片、分光系统以及光电探测器，所述光电探测器分别与信号处理系统以及脉冲信号发生器相连接，所述信号处理系统还与脉冲信号发生器相连接，所述脉冲信号发生器还与激光器相连接。优选的是，所述激光器采用半导体激光器或固体激光器。优选的是，所述分光系统采用光栅分光结构。优选的是，所述光电探测器采用ICCD相机。本技术的该方案的有益效果在于上述基于Y型光纤的透射式收发合置激光雷达系统具有结构紧凑、体积小、调试方便等优点，相对于反射式卡塞格林光学系统，无中心遮拦，因此光发射以及接收效率高。附图说明图1示出了本技术所涉及的基于Y型光纤的透射式收发合置激光雷达系统的结构示意图。图2示出了Y型光纤的结构示意图。图3示出了本技术所涉及的激光雷达系统对纯海水的光谱进行测量时的实验系统结构图。图4示出了不同测量距离下，纯海水激光荧光光谱曲线图。图5示出了本技术所涉及的激光雷达系统对海水中的油污的光谱进行测量时的实验系统结构图。图6示出了海水表面的原油的光谱曲线图。附图标记：1-激光器，2-耦合透镜，3-Y型光纤，31-发射端，32-接收端，33-探测端，4-透射式光学准直透镜，5-长波通滤光片，6-分光系统，7-光电探测器，8-信号处理系统，9-脉冲信号发生器，A-激光雷达系统，B-长方形玻璃水箱，C-全反射镜，D-圆筒玻璃水箱。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步的说明。如图1所示，本技术所涉及的基于Y型光纤的透射式收发合置激光雷达系统包括激光器1，在所述激光器1出射光束的后继光路上依次设置有耦合透镜2、Y型光纤3的发射端31、Y型光纤3的探测端33以及透射式光学准直透镜4；激光照射目标后激发出荧光，对荧光的接收光路上依次设有所述透射式光学准直透镜4、Y型光纤3的探测端33、Y型光纤3的接收端32、长波通滤光片5，分光系统6以及光电探测器7，所述光电探测器7分别与信号处理系统8以及脉冲信号发生器9相连接，所述信号处理系统8还与脉冲信号发生器9相连接，所述脉冲信号发生器9还与激光器1相连接。所述激光器1可采用半导体激光器或固体激光器，在本实施例中，所述激光器1采用405nm半导体激光器，可以连续或脉冲调制方式工作，输出激光功率为800mW。所述Y型光纤3采用“8+1”分叉式结构，如图2所示，其中“1”代表发射端31采用单芯光纤，“8”代表接收端32采用多芯光纤束组，以增加光信号的收集能力，在本实施例中，接收端32采用八芯光纤，发射端31的单芯光纤与接收端32的八芯光纤并排放置组合成一束，形成Y型光纤3的探测端33。在本实施例中，所述发射端31为直径400um的单石英光纤，接收端32为八根直径200um的石英光纤，发射端31、接收端32的长度以及探测端33的长度均为500mm。所述透射式光学准直透镜4采用直径60mm的普通双凸透镜，所述Y型光纤3的探测端33位于所述透射式光学准直透镜4的焦点附近，通过微调Y型光纤3的探测端33与透射式光学准直透镜4的间距，实现发射激光束的准直输出。所述长波通滤光片5截止波长为410nm，用于滤除散射激光的干扰。所述分光系统6采用光栅分光结构，光谱测量范围400-800nm。所述光电探测器7可采用ICCD相机。所述信号处理系统8以及脉冲信号发生器9的结构及工作原理与现有技术中的相同，在此不做赘述。在具体的使用过程中，所述脉冲信号发生器9触发激光器1输出激光脉冲，并为ICCD相机提供高压脉冲触发信号，所述激光器1出射的激光经耦合透镜2耦合进所述Y型光纤3的发射端31，后经所述透射式光学准直透镜4射向目标。激光照射目标后激发出荧光，上述荧光依次经过所述透射式光学准直透镜4、Y型光纤3、长波通滤光片5、分光系统6，由ICCD相机接收，所述ICCD相机将信号传输至信号处理系统8中进行分析，并显示所检测的目标的光谱曲线。本技术所涉及的基于Y型光纤的透射式收发合置激光雷达系统可用于海水污染的探测。图3示出了本技术所涉及的激光雷达系统对纯海水的光谱进行测量时的实验系统结构图，其包括激光雷达系统A以及长方形玻璃水箱B，在长方形玻璃水箱B中装有纯海水，在实验的过程中，激光雷达系统A发射的405nm激光束直接入射到长方形玻璃水箱B中，所得到的光谱曲线图如图4所示，可以看出，纯海水的激光荧光光谱曲线主要包括三个明显的波峰，分别代表海水的拉曼峰、有机可溶物峰、以及叶绿素峰。其中470nm波长处波峰强度最大，是纯海水的拉曼信号，有机可溶物峰在520nm附近，另外可以看到曲线在685nm波长处也有一个峰值，这是海水中叶绿素产生的荧光峰。调整长方形玻璃水箱B与激光雷达系统A之间的距离，可以分别得到五米、十米、十五米处的激光荧光光谱曲线，可以看出随着距离的增加光谱曲线强度逐渐下降。图5示出了本技术所涉及的激光雷达系统对海水中的油污的光谱进行测量时的实验系统结构图，其包括激光雷达系统A以及圆筒玻璃水箱D，在所述圆筒玻璃水箱D中装有海水，将原油滴入圆筒玻璃水箱D中，油膜浮在海水表面，激光雷达系统A发射的激光通过全反射镜C入射到圆筒玻璃水箱D，在距离十五米时获得海水及水面油膜光谱曲线如图6所示，由于油膜较厚，海水的拉曼峰和叶绿素荧光峰不明显，而原油的荧光光谱比较强。本技术所涉及的基于Y型光纤的透射式收发合置激光雷达系统具有结构紧凑、体积小、调试方便等优点，相对于反射式卡塞格林光学系统，无中心遮拦，因此光发射以及接收效率高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Y型光纤的透射式收发合置激光雷达系统，其特征在于：包括激光器，在所述激光器出射光束的后继光路上依次设置有耦合透镜、Y型光纤的发射端、Y型光纤的探测端以及透射式光学准直透镜；激光照射目标后激发出荧光，对荧光的接收光路上依次设有所述透射式光学准直透镜、Y型光纤的探测端、Y型光纤的接收端、长波通滤光片、分光系统以及光电探测器，所述光电探测器分别与信号处理系统以及脉冲信号发生器相连接，所述信号处理系统还与脉冲信号发生器相连接，所述脉冲信号发生器还与激光器相连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于Y型光纤的透射式收发合置激光雷达系统，其特征在于：包括激光器，在所述激光器出射光束的后继光路上依次设置有耦合透镜、Y型光纤的发射端、Y型光纤的探测端以及透射式光学准直透镜；激光照射目标后激发出荧光，对荧光的接收光路上依次设有所述透射式光学准直透镜、Y型光纤的探测端、Y型光纤的接收端、长波通滤光片、分光系统以及光电探测器，所述光电探测器分别与信号处理系统以及脉冲信号发生器相连接，所述信号处...

【专利技术属性】
技术研发人员：田兆硕，毕宗杰，王玲，张延超，崔子浩，付石友，吕志伟，
申请(专利权)人：威海怡和专用设备制造有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37