本发明专利技术公开一种在强噪声环境工作的光子计数激光雷达，包括窄线宽脉宽激光器(1)、光束发射系统(2)、光束接收系统(3)、体光栅(4)和单光子探测器(5)。窄线宽脉宽激光器(1)输出光束经由所述的光束发射系统(2)发射。由目标反射的回波信号光子经由接收系统(3)接收、体光栅(4)选择后最终由单光子探测器(5)探测。本发明专利技术可以有效地提高光子计数激光雷达在强噪声环境的工作性能，降低激光雷达的探测时间，极大的提升回波信号的信噪比，提高光子计数激光雷达在强噪声环境下的探测距离。达在强噪声环境下的探测距离。达在强噪声环境下的探测距离。
【技术实现步骤摘要】
一种在强噪声环境工作的光子计数激光雷达
[0001]本专利技术涉及光子计数激光雷达
，尤其涉及一种在强噪声环境工作的光子计数激光雷达。
技术介绍
[0002]作为一种高灵敏度、高时间分辨率的主动探测技术，光子计数激光雷达被广泛应用于距离测量、三维成像、大气监测等方向。为了得到更强的激光回波信号，需要较高的信号信噪比。为了提升光子计数激光雷达在强噪声环境下的工作性能，高效地选择信号光，提高探测灵敏度逐渐成为研究重点。在现有的激光雷达方案中，光学接收系统一般采用激光直接接收的方式，而光谱滤波广泛采用窄带滤光片进行滤波。常用滤光片的带宽通常为1
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10nm，中心波长处的最小峰值透过率一般为50％
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70％，光谱滤波效果不佳，严重影响了激光雷达的工作性能
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是为了克服目前光子计数激光雷达在强噪声环境下工作性能的不足，提供了一种在强噪声环境工作的光子计数激光雷达。该专利技术具有原理清晰，操作方便，结构简单等特点，能够有效提升回波信号信噪比，极大地降低激光回波信号的带宽，提高激光雷达在强噪声环境下的性能。
[0004]本专利技术的技术方案如下：一种在强噪声环境工作的光子计数激光雷达，包括窄线宽脉冲激光器、光束发射系统、光束接收系统、体光栅和单光子探测器，窄线宽脉冲激光器发出脉冲激光，由光束发射系统发射，经由被测目标反射，由光学接收系统接收，再经由体光栅进行选择，只有满足量子选择条件的信号光才能通过体光栅，随后由单光子探测器接收，其余的背景噪声光子则不会被体光栅选择通过，以此达到激光雷达信号选择的效果。
[0005]进一步地，只有当光波长与体光栅工作波长匹配时，才会被体光栅选择通过，波长不匹配的光束则不会被选择通过。
[0006]进一步地，所述的窄线宽脉冲激光器光谱宽度小于体光栅的带宽。
[0007]进一步地，所述的体光栅的选择带宽极窄，选择效率高。
[0008]进一步地，所述的体光栅有优异的光子频率选择性能，对特定频率的光子有较好的选择性。
[0009]本专利技术的原理如下：
[0010]光子计数激光雷达拥有极高的探测灵敏度，但对噪声非常敏感，本方案采用专门的体光栅对激光雷达回波信号进行选择，满足条件的回波信号光子将会被体光栅以反射或透射的方式选择通过。并且该体光栅拥有优异的通过性与选择性，以保证回波信号的强度同时滤除掉背景噪声光。此方案可大幅提升光子计数激光雷达在强噪声环境下的工作性能。
[0011]本专利技术与现有技术相比的优点为：
[0012](1)本专利技术体光栅相较于传统光谱选择器件，有着良好的光子频率选择性，能够有效的提高系统探测信噪比。
[0013](2)本专利技术体光栅相较于传统光谱选择器件，有着极高的通过效率，能够很好的保持信号光的强度，有利于后续单光子探测器的测量。
[0014](3)本专利技术体光栅体积小巧，方便安装，使用方式灵活，可以应用于轻小型的光子计数激光雷达系统中。
[0015](4)本该专利技术具有原理清晰，结构简单，操作方便，有效降低激光雷达回波信号光谱带宽，提高信噪比，提升信号质量的特点。
附图说明
[0016]图1为本专利技术一种在强噪声环境工作的光子计数激光雷达示意图，其中，1为窄线宽脉冲激光器，2为光束发射系统，3为光束接收系统，4为体光栅，5为单光子探测器。
[0017]图2为一种在强噪声环境工作的光子计数激光雷达实际测距结果图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本申请的保护范围。
[0019]实施例1
[0020]如图1所示，本专利技术是一种在强噪声环境工作的光子计数激光雷达，包括窄线宽脉冲激光器1、光束发射系统2、光束接收系统3、体光栅4、单光子探测器5，窄线宽脉冲激光器1发出脉冲激光，由光束发射系统2发射，经由被测目标反射，由光学接收系统3接收，再经由体光栅4进行选择，满足量子选择条件的信号光子经由体光栅4选择完成，随后由单光子探测器5接收，其余的噪声光子则不会被体光栅4选择通过，以此达到激光雷达信号选择的效果。
[0021]只有当光波长与体光栅4工作波长匹配时，才会被体光栅4选择通过，波长不匹配的光束则不会被选择通过。
[0022]如图2所示一种在强噪声环境工作的光子计数激光雷达实际测距结果图，结果显示该雷达在白天强烈日光条件下有着极低的噪声计数与极高的信噪比，能够满足全天时工作的要求。
[0023]根据上述具体实施方案可知，本专利技术是一种在强噪声环境工作的光子计数激光雷达，相比传统的激光雷达，解决了传统装置透过率低，光谱较宽，信噪比低的问题，简化了激光雷达内部结构，提升了激光雷达易用性，提高了强噪声环境下光子计数激光雷达的作用距离，扩大了激光雷达的应用范围。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种在强噪声环境工作的光子计数激光雷达，其特征在于：包括窄线宽脉冲激光器(1)、光束发射系统(2)、光束接收系统(3)、体光栅(4)和单光子探测器(5)，窄线宽脉冲激光器(1)发出脉冲激光，由光束发射系统(2)发射，经由被测目标反射，由光学接收系统(3)接收，再经由体光栅(4)进行选择，只有满足量子选择条件的信号光才能通过体光栅(4)，随后由单光子探测器(5)接收，其余的背景噪声光子则不会被体光栅(4)选择通过，以此达到激光雷达信号选择的效果。2.根据权利要求1所述的一种在强噪声环境工作的光子计数激光雷达，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘博，蒋贇，范伟，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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