一种光学收发系统及光学收发方法技术方案

本申请公开了一种光学收发系统及光学收发方法，该系统包括卡塞格林望远镜、光束耦合模块、光发射模块和光接收模块，光束耦合模块实现出射光路和接收光路耦合的目的，根据光学偏振特性加入退偏器和偏振分光棱镜提供了一种光学收发方法，实现基于同光轴的卡塞格林望远镜收发一体化。即该卡式望远镜的次镜包括贯穿其中的第一通孔，主镜包括贯穿其中的第二通孔，第一通孔和第二通孔的中心连线为卡式望远镜的光轴，出射光和接收光均可以通过第一通孔和第二通孔传输，避免了次镜和主镜对于出射光和接收光的遮挡和吸收，有利于提高出射光和接收光的信噪比，并且由于次镜中第一通孔的存在，避免了次镜中心对于接收光的遮挡，实现了无盲区探测。

【技术实现步骤摘要】
一种光学收发系统及光学收发方法
本申请涉及光学
，更具体地说，涉及一种光学收发系统及光学收发方法。
技术介绍
光学收发系统作为激光雷达信号的发射和接收器件，是激光雷达技术中非常重要的一部分。现有的光学收发系统主要分为分立结构和一体式结构，在分立结构的光学收发系统中，光学收发系统的发射光学系统和接收光学系统分立设置；而在一体式结构的光学收发系统中，发射光路和接收光路共用同一光轴，即发射光学系统和接收光学系统集成为一体，相较于分立式结构系统具有结构紧凑、口径大和稳定性高的特点。但在现有的折返一体式结构的光学收发系统的主流结构为基于卡塞格林望远镜的光学收发系统，在这种结构的光学收发系统中存在能量损失，造成发射光线和接收光线的信噪比较低，接收存在盲区的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本申请提供了一种光学收发系统及光学收发方法，以实现提高光学收发系统的出射光线和接收光线的信噪比，同时降低接收盲区的目的。为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：一种光学收发系统，包括：卡塞格林望远镜、光束耦合模块、光发射模块和光接收模块；其中，所述卡塞格林望远镜包括相对设置的主镜和次镜，所述次镜包括贯穿所述次镜的第一通孔，所述主镜包括贯穿所述主镜的第二通孔，所述第一通孔和第二通孔的中心连线为所述卡塞格林望远镜的光轴，所述主镜和所述次镜构成所述卡塞格林望远镜的出射光路和接收光路；所述光发射模块，用于出射待处理光线，所述待处理光线为线偏振光；所述光束耦合模块，用于将待处理光线进行反射和退偏处理后形成非偏振态的出射光线，并通过所述出射光路出射；和用于将从所述接收光路返回的接收光线向所述光接收模块传输；所述光接收模块，用于所述接收光线进行处理，以获得与所述接收光线对应的探测信号。可选的，所述光发射模块包括：偏振激光器、偏振片和反射棱镜；其中，所述偏振激光器，用于向所述偏振片出射所述待处理光线；所述偏振片，用于对所述待处理光线进行检偏后向所述反射棱镜传输；所述反射棱镜，用于对检偏后的所述待处理光线向所述光束耦合模块传输。可选的，所述光束耦合模块在对所述待处理光线进行反射和退偏处理之后，还用于对所述待处理光线进行扩束准直处理，以增大所述待处理光线的束腰半径并压缩所述待处理光线的发散角。可选的，所述光束耦合模块包括：偏振分光棱镜、退偏器和扩束准直单元；其中，所述偏振分光棱镜包括偏振光入射面、接收光出射面和收发共用面；所述偏振光入射面用于接收所述待处理光线，所述接收光出射面和所述收发共用面的光轴与所述出射光路的光轴重合；所述偏振分光棱镜，用于对所述待处理光线进行反射处理，并从所述收发共用面向所述退偏器出射；和用于透过所述接收光线，形成偏振态的接收光线并将偏振态的接收光线从所述接收光出射面出射；所述退偏器，用于对所述待处理光线进行退偏处理，以获得非偏振态的出射光线；和用于透过所述接收光线，并向所述偏振分光棱镜的收发共用面传输；所述扩束准直单元，用于对所述出射光线进行扩束准直处理后，通过所述出射光路出射；和用于接收所述接收光线，并向所述退偏器传输。可选的，所述偏振分光棱镜与信号发射光学系统的束腰之间的距离等于所述偏振分光棱镜与所述卡塞格林望远镜的焦点之间的距离；所述信号发射光学系统包括偏振分光棱镜、退偏器和所述扩束准直单元。可选的，所述扩束准直单元包括：第一正弯月型透镜和第二正弯月型透镜；其中，所述第一正弯月型透镜设置于所述主镜远离所述次镜一侧，所述第二正弯月型透镜设置于所述次镜朝向所述主镜一侧；所述第一正弯月型透镜和所述第二正弯月型透镜的光轴重合，且与所述出射光路的光轴重合。可选的，所述偏振分光棱镜包括：光学膜叠层和两个直角棱镜；两个所述直角棱镜的斜面相对设置；所述光学膜叠层设置于两个所述直角棱镜的工作面上；所述光学膜叠层至少包括增透膜和偏振分光膜。可选的，所述光接收模块包括：中性滤波器、光阑、光纤耦合器、光纤跳线、第一透镜、第二透镜、窄带干涉滤波器和光电转换器；其中，所述中性滤波器和光阑，用于滤除所述偏振态的接收光线中的杂散光并且调节所述接收光线的强弱，增加所述接收光线探测的动态范围，同时提高系统的信噪比；所述光纤耦合器和所述光纤跳线，用于将滤除杂散光的接收光线向所述第一透镜传输；所述第一透镜，用于将滤除杂散光的接收光线转换为平行光信号；所述窄带干涉滤波器，用于滤除所述平行光信号的干扰信号；所述第二透镜，用于将滤除干扰信号后的平行光信号聚焦到所述光电转换器的探测面上；所述光电转换器，用于聚焦到所述探测面上的平行光信号进行光电转换，以获得所述探测信号。一种光学收发方法，应用于上述任一项所述的光学收发系统，所述光学收发系统包括：卡塞格林望远镜、光束耦合模块、光发射模块和光接收模块，所述卡塞格林望远镜包括相对设置的主镜和次镜，所述次镜包括贯穿所述次镜的第一通孔，所述主镜包括贯穿所述主镜的第二通孔，所述第一通孔和第二通孔的中心连线为所述卡塞格林望远镜的光轴，所述主镜和所述次镜构成所述卡塞格林望远镜的出射光路和接收光路；所述光学收发方法包括：利用所述光发射模块向所述光束耦合模块出射待处理光线，所述待处理光线为线偏振光；利用所述光束耦合模块对所述待处理光线进行反射和退偏处理后形成非偏振态的出射光线，所述出射光线通过所述出射光路出射；利用所述接收光路接收返回的接收光线，并利用所述光束耦合模块将所述接收光线向所述光接收模块传输；利用所述光接收模块对所述接收光线进行处理，以获得与所述接收光线对应的探测信号。可选的，当所述光发射模块包括：偏振激光器、偏振片和反射棱镜，所述光束耦合模块包括：偏振分光棱镜、退偏器和扩束准直单元，所述光接收模块包括：中性滤波器、光阑、光纤耦合器、光纤跳线、第一透镜、第二透镜、窄带干涉滤波器和光电转换器；所述利用所述光发射模块向所述光束耦合模块出射待处理光线包括：利用偏振激光器出射所述待处理光线，所述待处理光线经过所述偏振片检偏后向所述反射棱镜传输；利用所述反射棱镜将检偏后的所述待处理光线反射向所述偏振分光棱镜的偏振光入射面；所述利用所述光束耦合模块对所述待处理光线进行反射和退偏处理后形成非偏振态的出射光线，所述出射光线通过所述出射光路出射包括：利用所述偏振分光棱镜将入射的所述待处理光线向所述退偏器反射，所述退偏器对所述待处理光线进行退偏处理，以获得非偏振态的出射光线；利用扩束准直单元对所述出射光线进行扩束准直处理后，通过所述出射光路出射；所述利用所述接收光路接收返回的接收光线，并利用所述光束耦合模块将所述接收光线向所述光接收模块传输包括：利用所述卡塞格林望远镜的接收光路接收返回的接收光线，所述接收光线依次透过所述扩束准直单元、退偏器和所述偏振分光棱镜后，形成偏振本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学收发系统，其特征在于，包括：卡塞格林望远镜、光束耦合模块、光发射模块和光接收模块；其中，/n所述卡塞格林望远镜包括相对设置的主镜和次镜，所述次镜包括贯穿所述次镜的第一通孔，所述主镜包括贯穿所述主镜的第二通孔，所述第一通孔和第二通孔的中心连线为所述卡塞格林望远镜的光轴，所述主镜和所述次镜构成所述卡塞格林望远镜的出射光路和接收光路；/n所述光发射模块，用于出射待处理光线，所述待处理光线为线偏振光；/n所述光束耦合模块，用于将待处理光线进行反射和退偏处理后形成非偏振态的出射光线，并通过所述出射光路出射；和用于将从所述接收光路返回的接收光线向所述光接收模块传输；/n所述光接收模块，用于所述接收光线进行处理，以获得与所述接收光线对应的探测信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种光学收发系统，其特征在于，包括：卡塞格林望远镜、光束耦合模块、光发射模块和光接收模块；其中，
所述卡塞格林望远镜包括相对设置的主镜和次镜，所述次镜包括贯穿所述次镜的第一通孔，所述主镜包括贯穿所述主镜的第二通孔，所述第一通孔和第二通孔的中心连线为所述卡塞格林望远镜的光轴，所述主镜和所述次镜构成所述卡塞格林望远镜的出射光路和接收光路；
所述光发射模块，用于出射待处理光线，所述待处理光线为线偏振光；
所述光束耦合模块，用于将待处理光线进行反射和退偏处理后形成非偏振态的出射光线，并通过所述出射光路出射；和用于将从所述接收光路返回的接收光线向所述光接收模块传输；
所述光接收模块，用于所述接收光线进行处理，以获得与所述接收光线对应的探测信号。


2.根据权利要求1所述的光学收发系统，其特征在于，所述光发射模块包括：偏振激光器、偏振片和反射棱镜；其中，
所述偏振激光器，用于向所述偏振片出射所述待处理光线；
所述偏振片，用于对所述待处理光线进行检偏后向所述反射棱镜传输；
所述反射棱镜，用于对检偏后的所述待处理光线向所述光束耦合模块传输。


3.根据权利要求1所述的光学收发系统，其特征在于，所述光束耦合模块在对所述待处理光线进行反射和退偏处理之后，还用于对所述待处理光线进行扩束准直处理，以增大所述待处理光线的束腰半径并压缩所述待处理光线的发散角。


4.根据权利要求3所述的光学收发系统，其特征在于，所述光束耦合模块包括：偏振分光棱镜、退偏器和扩束准直单元；其中，
所述偏振分光棱镜包括偏振光入射面、接收光出射面和收发共用面；所述偏振光入射面用于接收所述待处理光线，所述接收光出射面和所述收发共用面的光轴与所述出射光路的光轴重合；
所述偏振分光棱镜，用于对所述待处理光线进行反射处理，并从所述收发共用面向所述退偏器出射；和用于透过所述接收光线，形成偏振态的接收光线并将偏振态的接收光线从所述接收光出射面出射；
所述退偏器，用于对所述待处理光线进行退偏处理，以获得非偏振态的出射光线；和用于透过所述接收光线，并向所述偏振分光棱镜的收发共用面传输；
所述扩束准直单元，用于对所述出射光线进行扩束准直处理后，通过所述出射光路出射；和用于接收所述接收光线，并向所述退偏器传输。


5.根据权利要求4所述的光学收发系统，其特征在于，所述偏振分光棱镜与信号发射光学系统的束腰之间的距离等于所述偏振分光棱镜与所述卡塞格林望远镜的焦点之间的距离；
所述信号发射光学系统包括偏振分光棱镜、退偏器和所述扩束准直单元。


6.根据权利要求4所述的光学收发系统，其特征在于，所述扩束准直单元包括：第一正弯月型透镜和第二正弯月型透镜；其中，
所述第一正弯月型透镜设置于所述主镜远离所述次镜一侧，所述第二正弯月型透镜设置于所述次镜朝向所述主镜一侧；
所述第一正弯月型透镜和所述第二正弯月型透镜的光轴重合，且与所述出射光路的光轴重合。


7.根据权利要求4所述的光学收发系统，其特征在于，所述偏振分光棱镜包括：光学膜叠层和两个直角棱镜；
两个所述直角棱镜的斜面相对设置；
所述光学膜叠层设置于两个所述直角棱镜的工作面上；
所述光学膜叠层至少包括增透膜和偏振分光膜。


8.根据权利要求1所述的光学收发系统，其特征在于，所述光接收模块包括：中性滤波器、光阑、光纤耦合器、光纤跳线、第一透镜、第二透镜、窄带干涉滤波器和光电转换器；其...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛玉林，舒仕江，张国亮，刘小东，于永鑫，
申请(专利权)人：北京敏视达雷达有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11