本发明专利技术属于光学领域，具体涉及一种激光测距主动跟踪装置。该装置包括设置在单光子探测器和望远镜之间的回波接收光路，阵列接收系统包括耦合透镜和Y型阵列光纤；Y型阵列光纤输入端为中心一根，周围均匀排列的6根多模光纤构成；每根光纤分成两路输出，且输出光纤长度不同；每根光纤对应的输出长度差值以测距系统分辨率的1.5倍倍增；整列光纤和耦合透镜的间距13.5mm；阵列接收系统的数值口径小于0.22；且焦距不小于2350mm。本发明专利技术装置解决了激光测距过程中，被测目标不可见时采用盲搜索的所带来探测效率低的问题，可同时实现目标距离测量和目标主动跟踪功能，具有高效、单光子灵敏度等优点，易于推广应用。易于推广应用。
【技术实现步骤摘要】
一种激光测距主动跟踪装置
[0001]本专利技术属于光学领域，具体涉及一种激光测距主动跟踪装置。
技术介绍
[0002]卫星激光测距技术是目前空间合作目标观测手段中直接测量精度最高的一种，测量精度已达到亚厘米量级，在卫星精密定轨及空间大地测量中已经得到广泛。由于卫星激光测距能够同时提供目标的方位和距离信息，将卫星激光测距技术用于非合作目标观测上，使空间碎片的观测精度有数量级的提高，从而提高空间碎片的轨道预报精度和定轨精度。该测量技术虽不能用于寻找空间碎片目标，但对于已知不同高度的目标，只要能成功测距，可以达到米级测距精度。激光测距技术在空间碎片观测中的应用将大幅提高空间碎片的跟踪监视技术，增强对空间碎片环境的分析预测能力。
[0003]在应用激光测距技术对空间目标(合作目标、空间碎片)进行观测时，常采用CCD成像探测的方式对可见目标进行跟踪闭环，当空间碎片处于地影时，因目标不可见，所以利用CCD跟踪的方法失效，只能通过人工干预办法对目标进行盲搜索，盲搜索带来的问题是成功探测概率极低，限制了测距系统的观测时段。
技术实现思路
[0004]本专利技术解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种激光测距主动跟踪装置。
[0005](1)在功能上具备目标距离测量和激光主动跟踪功能。
[0006](2)针对不见目标进行测距时采用传统搜索方法所带来的效率低的问题。
[0007](3)能够充分发挥单光子探测器高灵敏度的优势。
[0008]本专利技术的采用如下技术方案：一种激光测距主动跟踪装置，包括设与超导单光子探测器和望远镜之间的接收光路；激光经过的发射光路包括第一45度反射镜3、第二45度反射镜4、第三45度反射镜5、第四45度反射镜6、第五45度反射镜7、光束变换正透镜8、光束变换扩束负透镜9、转镜10以及激光器11；
[0009]反射后的光线经过所述接收光路18包括第一45度反射镜3、第二45度反射镜4、第三45度反射镜5、第四45度反射镜6、第五45度反射镜7、光束变换正透镜8、光束变换扩束负透镜9、转镜10、光纤耦合透镜12、阵列光纤13、FC/PC光纤接头14和超导单光子探测器15；
[0010]设置在超导单光子探测器15和光纤耦合透镜12的阵列接收系统，所述阵列接收系统包括耦合透镜12和Y型阵列光纤13；
[0011]所述Y型阵列光纤13的输入端为中心一根，周围均匀排列的6根多模光纤构成；每根光纤分成两路输出，且输出光纤长度不同；每根光纤对应的输出长度差值以测距系统分辨率的1.5倍倍增；Y型阵列光纤13和耦合透镜12的间距13.5mm；阵列接收系统的数值口径小于0.22；且焦距不小于2350mm。
[0012]优选地，所述Y型阵列光纤13输入端由7根多模光纤组成，光纤阵列输入端由上述7
根光纤的输入端绕圆心均匀排列构成，输入端每根光纤芯经62.5um，数值口径0.22，相邻光纤中心间距125um；每根光纤分成2路，单根光纤输入端为F
n
，经输入端后输出的两根光纤长度分别为L
n
和L
′
n
，长度差值Δl
n
＝L
n
‑
L
′
n
＝0.5
×
n，n取1、2、3、4、5、6、7。
[0013]优选地，所述的光束变换正透镜8和光束变换扩束负透镜9间距700mm，两透镜焦点重合，正透镜与负透镜焦距长度的比值为5。
[0014]优选地，所述超导单光子探测器15为空间光耦合单根光纤或多根光纤输入的超导单光子探测器或盖格模式的雪崩光电二极管。
[0015]优选地，所述望远镜17有效通光口径为1.05m。
[0016]优选地，所述激光反射光路中的第一45度反射镜3、第二45度反射镜4、第三45度反射镜5、第四45度反射镜6、第五45度反射镜7，镀有532nm、1064nm双点点高反膜，且反射率不低于90％，抗损伤阈值不低于1GW/cm2。
[0017]本专利技术还提供一种激光测距主动跟踪装置，包括激光测距系统中主动跟踪装置包括望远镜、数据处理系统和望远镜指向修正系统；所述望远镜系统包括主镜2、副镜1、镜筒、地平式机架、力矩电机、伺服控制系统20，主镜2和副镜1安装在镜筒内，镜筒和折轴光路安装在地平式机架上，两个力矩电机分别安装在地平式机架高度轴和方位轴上，伺服控制系统20通过驱动力矩电机控制望远镜17指向，可根据Y阵列光纤13中的位置偏差信息对望远镜指向进行修正。
[0018]本专利技术的有益效果是：本专利技术利用光纤阵列接收回波，当搜索到回波光路的信号时，计算出接收到回波信号的光纤位置，并将位置偏差反馈给望远镜伺服控制系统，实现对目标的主动跟踪，这对提高激光测距系统的监测能力具有重要意义。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的激光测距的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术的激光测距系统光路示意图；
[0021]图3为本专利技术的阵列光纤示意图；
[0022]图4为本专利技术的阵列光纤对应关系图；
[0023]其中，1
‑
副镜、2
‑
主镜、3
‑
第一45度反射镜、4
‑
第二45度反射镜、5
‑
第三45度反射镜、6
‑
第四45度反射镜、7
‑
第五45度反射镜、8
‑
光束变换正透镜、9
‑
光束变换负透镜，10
‑
转镜，11
‑
激光器，12
‑
光纤耦合透镜，13
‑
阵列光纤，14
‑
FC/PC光纤接头，15
‑
超导单光子探测器、16
‑
计算机、17
‑
望远镜、18
‑
事件计时器、19
‑
伺服控制系统、20
‑
望远镜传动系统、21
‑
控制器。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]实施例
[0026]本实施例提供一种激光测距主动跟踪装置，包括望远镜、数据处理系统和望远镜
指向修正系统；所述望远镜系统包括主镜2、副镜1、镜筒、地平式机架、力矩电机、伺服控制系统20，主镜2和副镜1安装在镜筒内，镜筒和折轴光路安装在地平式机架上，两个力矩电机分别安装在地平式机架高度轴和方位轴上，伺服控制系统20通过驱动力矩电机控制望远镜17指向，可根据Y阵列光纤13中的位置偏差信息对望远镜指向进行修正。
[002本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光测距主动跟踪装置，包括于超导单光子探测器和望远镜之间的接收光路(18)；其特征在于：激光经过的发射光路包括第一45度反射镜(3)、第二45度反射镜(4)、第三45度反射镜(5)、第四45度反射镜(6)、第五45度反射镜(7)、光束变换正透镜(8)、光束变换扩束负透镜(9)、转镜(10)以及激光器(11)；反射后的光线经过所述接收光路(18)包括第一45度反射镜(3)、第二45度反射镜(4)、第三45度反射镜(5)、第四45度反射镜(6)、第五45度反射镜(7)、光束变换正透镜(8)、光束变换扩束负透镜(9)、转镜(10)、光纤耦合透镜(12)、阵列光纤(13)、FC/PC光纤接头(14)和超导单光子探测器(15)；设置在超导单光子探测器(15)和光纤耦合透镜(12)的阵列接收系统，所述阵列接收系统包括耦合透镜(12)和Y型阵列光纤(13)；所述Y型阵列光纤(13)的输入端为中心一根，周围均匀排列的6根多模光纤构成；每根光纤分成两路输出，且输出光纤长度不同，每根光纤对应的输出长度差值以测距系统分辨率的1.5倍倍增；Y型阵列光纤(13)和光纤耦合透镜(12)的间距13.5mm；阵列接收系统的数值口径小于0.22，且焦距不小于2350mm。2.根据权利要求1所述的激光测距主动跟踪装置，其特征在于：所述Y型阵列光纤(13)输入端由7根多模光纤组成，光纤阵列输入端由上述7根光纤的输入端绕圆心均匀排列构成，输入端每根光纤芯经62.5um，数值口径0.22，相邻光纤中心间距125um；每根光纤分成2路，单根光纤输入端为F
n
，经输入端后输出的两根光纤长度分别为L
n
和L
′
【专利技术属性】
技术研发人员：翟东升，李语强，李祝莲，伏红林，皮晓宇，张海涛，汤儒峰，
申请(专利权)人：中国科学院云南天文台，
类型：发明
国别省市：
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