一种无盲区相干激光雷达制造技术

本发明专利技术公开了一种无盲区相干激光雷达，包括：连续光源、耦合器、脉冲产生器、放大器、环形器、望远镜和偏振调制装置。偏振调制装置用于调整光路中信号的偏振态，使得对本振光和环形器输出的回波信号的偏振态相同，且使得仅从望远镜端面反射，没有进入望远镜的望远镜端面反射信号的偏振态与本振光不同。本发明专利技术通过偏振调制装置调整光路中信号的偏振态，将望远镜端面反射信号的内反射光和从待测目标返回的回波信号区别开来，使内反射光无法与本振光拍频，而回波信号可以和本振光进行拍频。通过调整偏振态，过滤掉内反射光带来的盲区距离，优化脉冲激光雷达的探测能力。化脉冲激光雷达的探测能力。化脉冲激光雷达的探测能力。

【技术实现步骤摘要】
一种无盲区相干激光雷达


[0001]本专利技术涉及激光雷达，尤其涉及一种无盲区相干激光雷达。

技术介绍

[0002]激光测风雷达是用来测量高空风向、风速的雷达。激光雷达测风作为新型的移动测风技术，利用激光的多普勒频移原理，通过测量光波反射在空气中遇到风运动的气溶胶粒子所产生的频率变化得到风速、风向信息，从而计算出相应高度的矢量风速和风向数据。
[0003]由光源发射保偏脉冲激光与大气相互作用产生的回波信号与本地的系统本振光产生差频信号，同时测量被放大的差频信号即可相对容易的得到径向风速。光源部分包括一个脉冲的高功率激光器(出射光)和一个窄线宽的连续波激光器(本振光)，出射光中的小部分用于和本振光混频，大部分被发射至大气中，然后被空气中气溶胶或大气分子散射产生回波信号，回波信号被望远镜接收后与本振光混频；探测部分包括两个探测器，一个用来探测出射光的频率和本振光频率的混频信号，另一个用来探测回波信号和本振光的混频信号。光源部分是由连续光源，耦合器，AOM，多级放大器和环形器来构成。连续光源通过耦合器来分出一小部分功率作为本振光，然后其他部分通过AOM声光调制器来产生脉冲波形，并通过多级放大器将脉冲能量提升，最后通过环形器2端口射出至大气中，由于光路可逆，大气中微弱的回反光会通过端口2接收，并通过端口3射出，形成可用的待测信号光源。
[0004]然而，本专利技术的专利技术人研究发现：脉冲激光雷达一般有几到几百纳秒的Dead Time,当一束激光脉冲打出去的时候，首先会在激光出射镜头产生一个内反射信号被探测器接收，如果障碍物距离太近，由于激光接收器还处于Dead Time时间，近距离物体的脉冲回波会被内反射信号淹没掉，从而导致近距离物体测距不准。
[0005]脉冲激光雷达探测近距离物体时出现的不准问题被称为“吸点”，这个是困扰整个行业的难题，是需要底层探测器硬件不断进化。测距不准的近距离区域通常会被设定为“盲区”，这个盲区的大小通常在0～30m之间。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决上述问题，通过是增加一个偏转态旋转器，将内反射光和信号回光区别开来，使内反射光不与本振光拍频，而信号回光可以和本振光进行拍频。从而过滤掉内反射光带来的盲区距离，优化了脉冲激光雷达的适用性。
[0007]一种无盲区相干激光雷达，包括：连续光源、耦合器、脉冲产生器、放大器、环形器、望远镜和偏振调制装置；
[0008]所述连续光源用于输出连续的偏振光；
[0009]所述耦合器用于将连续光源输出的信号分为两路，一路作为脉冲光，输出到脉冲产生器，一路作为本振光输出；
[0010]所述脉冲产生器用于将输出的连续光转换为脉冲光；
[0011]所述环形器包括输入端、收发端和输出端，其中，输入端用于接收脉冲发生器输出
的脉冲信号，收发端用于将输入的信号输出到望远镜并接收从望远镜返回的回波信号，所述输出端用于输出收发端接收的回波信号；
[0012]所述偏振调制装置用于调整光路中信号的偏振态，使得对本振光和环形器输出的回波信号的偏振态相同，且使得仅从望远镜端面反射，没有进入望远镜的望远镜端面反射信号的偏振态与本振光不同；
[0013]所述连续光源、耦合器、脉冲产生器和环形器之间均采用保偏光纤连接。
[0014]进一步的，所述偏振调制装置包括偏振态旋转器和偏振态改变器；
[0015]所述偏振态旋转器与耦合器的一个输出端连接，用于将耦合器输出的本振光的偏振态旋转90度；所述偏振态旋转器通过将两根保偏光纤的猫眼垂直连续形成；
[0016]所述偏振态改变器，设置在所述望远镜的出射光路中，当望远镜出射的脉冲光通过偏振态改变器后，信号的偏振态旋转45度，当回波信号再次通过偏振态改变器后，信号的偏振态同向继续旋转45度；环形器输出的回波信号的偏振态与环形器输入的脉冲光的偏振态相差90度；望远镜端面反射信号的偏振态与连续光源输出的信号的偏振态相同。
[0017]进一步的，所述偏振调制装置包括两个相同的偏振态改变器，分别为第一偏振态改变器和第二偏振态改变器；
[0018]第一偏振态改变器设置在环形器的收发端和望远镜之间的光路中，当收发端出射的脉冲光通过第一偏振态改变器后，信号的偏振态旋转45度；望远镜端面反射信号通过第一偏振态改变器后，信号的偏振态继续旋转45度；返回到环形器的望远镜端面反射信号的偏振态与连续光源输出的信号的偏振态相差90度；
[0019]第二偏振态改变器设置在所述望远镜的出射光路中，当望远镜出射的脉冲光通过第二偏振态改变器后，信号的偏振态旋转45度，当回波信号再次通过第二偏振态改变器后，信号的偏振态同向继续旋转45度，当回波信号再次通过第一偏振态改变器后，信号的偏振态同向继续旋转45度；返回到环形器的回波信号的偏振态与本振光的偏振态相同。
[0020]进一步的，所述偏振态改变器用于将光信号正向和反向通过各一次后整体将偏振态旋转90度。
[0021]进一步的，所述偏振态改变器为45度法拉第旋转片。
[0022]进一步的，所述偏振态改变器为1/4波片。
[0023]进一步的，所述偏振态改变器为1/4零级波片。
[0024]进一步的，还包括平衡探测器，所述平衡探测器用于对本振光和回波信号进行平衡探测。
[0025]本专利技术通过偏振调制装置调整光路中信号的偏振态，将望远镜端面反射信号的内反射光和从待测目标返回的回波信号区别开来，使内反射光无法与本振光拍频，而回波信号可以和本振光进行拍频。通过调整偏振态，过滤掉内反射光带来的盲区距离，优化脉冲激光雷达的探测能力。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，
还可以根据这些附图获得其它附图。
[0027]图1是本专利技术实施例1提供的一种无盲区相干激光雷达的结构框图；
[0028]图2是本专利技术实施例2提供的一种无盲区相干激光雷达的结构框图；
[0029]图3为偏振态旋转器和偏振态改变器的示意图；
[0030]图4是本专利技术实施例3提供的一种无盲区相干激光雷达的结构框图；
[0031]图5是本专利技术实施例4提供的一种无盲区相干激光雷达的结构框图；
[0032]图6是本专利技术实施例5提供的一种无盲区相干激光雷达的结构框图；
[0033]图7是本专利技术实施例6提供的一种无盲区相干激光雷达的结构框图；
[0034]图8是本专利技术实施例7提供的一种无盲区相干激光雷达的结构框图。
具体实施方式
[0035]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无盲区相干激光雷达，其特征在于，包括：连续光源、耦合器、脉冲产生器、放大器、环形器、望远镜和偏振调制装置；所述连续光源用于输出连续的偏振光；所述耦合器用于将连续光源输出的信号分为两路，一路作为脉冲光，输出到脉冲产生器，一路作为本振光输出；所述脉冲产生器用于将输出的连续光转换为脉冲光；所述环形器包括输入端、收发端和输出端，其中，输入端用于接收脉冲发生器输出的脉冲信号，收发端用于将输入的信号输出到望远镜并接收从望远镜返回的回波信号，所述输出端用于输出收发端接收的回波信号；所述偏振调制装置用于调整光路中信号的偏振态，使得对本振光和环形器输出的回波信号的偏振态相同，且使得仅从望远镜端面反射，没有进入望远镜的望远镜端面反射信号的偏振态与本振光不同；所述连续光源、耦合器、脉冲产生器和环形器之间均采用保偏光纤连接。2.根据权利要求1所述的无盲区相干激光雷达，其特征在于，所述偏振调制装置包括偏振态旋转器和偏振态改变器；所述偏振态旋转器与耦合器的一个输出端连接，用于将耦合器输出的本振光的偏振态旋转90度；所述偏振态旋转器通过将两根保偏光纤的猫眼垂直连续形成；所述偏振态改变器，设置在所述望远镜的出射光路中，当望远镜出射的脉冲光通过偏振态改变器后，信号的偏振态旋转45度，当回波信号再次通过偏振态改变器后，信号的偏振态同向继续旋转45度；环形器输出的回波信号的偏振态与环形器输入的脉冲光的偏振态相差90度；望远镜端面反射信号的偏振态与连续光源输出的信号的偏振态相同。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：兰根书，黄光焰，熊梦杰，
申请(专利权)人：武汉聚合光子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：