一种机载大视场高精度激光探测能力提升装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种机载大视场高精度激光探测能力提升装置，本发明专利技术采用大面阵线性APD作为激光探测器，并在激光收发通道各布置一片二维偏转液晶光学相控阵，液晶光学相控阵偏振特性与收发光束的偏振态匹配，实现无机械结构大范围电控扫描，提高激光扫描速度，然后通过图像拼接算法，将若干幅64

【技术实现步骤摘要】
一种机载大视场高精度激光探测能力提升装置


[0001]本专利技术属于激光探测领域，涉及一种机载大视场高精度激光探测能力提升装置。

技术介绍

[0002]机载激光三维成像雷达在对地侦察、隐蔽目标识别、地形测绘、防撞避障等方面有着广泛的应用。由于APD阵列尺寸的限制，目前激光雷达常采用机械扫描的方式来提升探测分辨率，扫描速度慢，成像分辨率低，实时性差。为了提升机载激光雷达的成像能力，使得机载激光雷达能够快速大范围扫描高分辨成像，有必要设计一种机载大视场高精度激光探测能力提升装置。

技术实现思路

[0003]要解决的技术问题
[0004]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种机载大视场高精度激光探测能力提升装置，采用大面阵线性APD作为激光探测器，并在激光收发通道各布置一片二维偏转液晶光学相控阵，液晶光学相控阵偏振特性与收发光束的偏振态匹配，实现无机械结构大范围电控扫描，然后通过图像拼接算法，获取高分辨率激光图像，提升激光三维成像的成像质量和实时性。
[0005]技术方案
[0006]一种机载大视场高精度激光探测能力提升装置，其特征在于人眼安全激光器1、激光准直镜2、达曼光栅3、第一液晶光学相控阵4、偏振分光镜5、1/4λ波片6、发射接收光学镜头7、第二液晶光学相控阵8、大面阵线性APD探测器9和图像处理模块10；人眼安全激光器1的激光束依次通过激光准直镜2和达曼光栅3后整形为均匀阵列光，阵列光进入第一液晶光学相控阵4后入射由偏振分光镜5和1/4λ波片6构成偏振共孔径隔离单元，然后通过光学镜头7，发射到目标空间；激光回波信号进入光学镜头7和偏振共孔径隔离单元，通过其中的偏振分光镜5后注入第二液晶光学相控阵8，将不同方向的回波偏转到大面阵线性APD探测器9上，大面阵线性APD探测器的输出信号输入图像处理模块10。
[0007]所述人眼安全激光器1为1570nm人眼安全激光器，通过激光二极管泵浦Nd∶YAG激光器电光调Q方式，将1.06μm的泵浦光通过KTP非线性频率转换成人眼安全的1.57μm线偏振光，激光器频率不低于1000Hz。
[0008]所述达曼光栅3采用64
×
64达曼光栅，衍射效率不小于95％，整形后得到64
×
64均匀阵列光。
[0009]所述大面阵线性APD探测器9采用64
×
64大面阵线性APD探测器，探测器表面封装微透镜阵列，探测器探测灵敏度不低于1nw。
[0010]所述图像处理模块10对激光回波的三维数据点云进行数据降噪，滤除夹杂在激光三维成像数据中的各种噪声；然后将不同扫描角度下获取的激光点云数据进行配准拼接，拼接成一幅大视场高分辨率激光图像。
[0011]所述第一液晶光学相控阵4和第二液晶光学相控阵8为二维液晶光学相控阵，能控制光束往X、Y两个方向偏转，单个相控阵能量通过率不低于90％，偏转精度不大于10μrad，响应时间不大于10ms。
[0012]所述偏振分光镜5透过效率不低于95％，反射效率不低于99.5％，消光比不低于2000:1。
[0013]所述1/4λ波片6有效孔径大于95％，反射参数小于0.1％。
[0014]所述根据实际需求，通过控制相控阵偏转角度进行调整扫描范围，获取不同分辨率的图像。
[0015]有益效果
[0016]本专利技术提出的一种机载大视场高精度激光探测能力提升装置，采用大面阵线性APD作为激光探测器，并在激光收发通道各布置一片二维偏转液晶光学相控阵，液晶光学相控阵偏振特性与收发光束的偏振态匹配，实现无机械结构大范围电控扫描，提高激光扫描速度，然后通过图像拼接算法，将若干幅64
×
64激光图像，拼接成高分辨率激光图像，提升激光三维成像的成像质量和实时性，并且能够根据不同需要，相应改变光学相控阵偏转角度，获取不同分辨率图像。
[0017]本专利技术的优点是：专利技术一种机载大视场高精度激光探测能力提升装置，通过二维液晶光学相控阵与大面阵线性APD配合使用，无机械结构，机载可靠性好，在大幅提升激光成像分辨率的同时，仍然能满足机载实时成像的需求，提高机载激光雷达的成像性能，并且能够根据不同需要，相应改变光学相控阵偏转角度，获取不同分辨率图像。
附图说明
[0018]图1是一种机载大视场高精度激光探测能力提升装置结构示意图
[0019]其中：
[0020]1‑
人眼安全激光器，2
‑
激光准直镜，3
‑
达曼光栅，4
‑
液晶光学相控阵，5
‑
偏振分光镜，6
‑
1/4λ波片，7
‑
发射接收光学镜头，8
‑
液晶光学相控阵，9
‑
大面阵线性APD探测器，10
‑
图像处理模块。
[0021]图2是图像拼接示意图
具体实施方式
[0022]现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：
[0023]请参阅图1，图1是一种机载大视场高精度激光探测能力提升装置结构示意图。本实施方式中，所述一种机载大视场高精度激光探测能力提升装置。包括：人眼安全激光器1、激光准直镜2、达曼光栅3、液晶光学相控阵4、偏振分光镜5、1/4λ波片6、发射接收光学镜头7、液晶光学相控阵8、大面阵线性APD9、图像处理模块10。
[0024]其中：人眼安全激光器1为1570nm人眼安全激光器，通过激光二极管泵浦Nd∶YAG激光器电光调Q方式，将1.06μm的泵浦光通过KTP非线性频率转换成人眼安全的1.57μm线偏振光，激光器频率不低于1000Hz。
[0025]达曼光栅3为64
×
64衍射分光元件，衍射效率不小于95％。
[0026]液晶光学相控阵4和液晶光学相控阵8为二维液晶光学相控阵，能控制光束往X、Y
两个方向偏转，单个相控阵能量通过率不低于90％，偏转精度不大于10μrad，响应时间不大于10ms。
[0027]偏振分光镜5和1/4λ波片6构成偏振隔离单元，偏振分光镜5透过效率不低于95％，反射效率不低于99.5％，消光比不低于2000:1，1/4λ波片6有效孔径大于95％，反射参数小于0.1％。
[0028]大面阵线性APD9为64
×
64大面阵线性APD探测器，探测器表面封装微透镜阵列，探测器探测灵敏度不低于1nw。
[0029]人眼安全激光器1为1570nm人眼安全激光器，通过激光二极管泵浦Nd∶YAG激光器电光调Q方式，将1.06μm的泵浦光通过KTP非线性频率转换成人眼安全的1.57μm线偏振光，激光器频率不低于1000Hz。发射的激光通过激光准直镜2和64
×
64达曼光栅3之后光束整形为64
×
64均匀阵列光。阵列光进入二维液晶光学相控阵4，液晶光学相控阵由电压驱动，能控制光束往X、Y两个方向偏转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机载大视场高精度激光探测能力提升装置，其特征在于人眼安全激光器(1)、激光准直镜(2)、达曼光栅(3)、第一液晶光学相控阵(4)、偏振分光镜(5)、1/4λ波片(6)、发射接收光学镜头(7)、第二液晶光学相控阵(8)、大面阵线性APD探测器(9)和图像处理模块(10)；人眼安全激光器(1)的激光束依次通过激光准直镜(2)和达曼光栅(3)后整形为均匀阵列光，阵列光进入第一液晶光学相控阵(4)后入射由偏振分光镜(5)和1/4λ波片(6)构成偏振共孔径隔离单元，然后通过光学镜头(7)，发射到目标空间；激光回波信号进入光学镜头(7)和偏振共孔径隔离单元，通过其中的偏振分光镜(5)后注入第二液晶光学相控阵(8)，将不同方向的回波偏转到大面阵线性APD探测器(9)上，大面阵线性APD探测器的输出信号输入图像处理模块(10)。2.根据权利要求1所述机载大视场高精度激光探测能力提升装置，其特征在于：所述人眼安全激光器(1)为1570nm人眼安全激光器，通过激光二极管泵浦Nd∶YAG激光器电光调Q方式，将1.06μm的泵浦光通过KTP非线性频率转换成人眼安全的1.57μm线偏振光，激光器频率不低于1000Hz。3.根据权利要求1所述机载大视场高精度激光探测能力提升装置，其特征在于：所述达曼光栅(3)采用64
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64达曼光栅，衍射效率不小于95％，整形后得到64
×
64均...

【专利技术属性】
技术研发人员：于建洋，王朝晖，滕云鹏，唐刚锋，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，
类型：发明
国别省市：