一种激光雷达系统技术方案

本实用新型专利技术提出一种激光雷达系统，包括：种子源激光器的输出端连接光纤分束器的输入端；光纤分束器的两个输出端分别连接声光调制器的输入端和耦合器的第一输入端；声光调制器的输出端连接光纤放大器的输入端，再由光纤放大器输出脉冲激光到环形器的第一端；环形器的第二端连接望远镜的输入端，望远镜的输出端连接到扫描组件的输入端，环形器的第三端连接到耦合器的第二输入端；光耦合器连接平衡探测器；平衡探测器的输出端连接数据采集卡的输入端，数据采集卡的第一控制信号输出端连接扫描组件的信号输入端，第二控制信号输出端连接声光调制器的信号输入端，信号输出端连接信号处理板的信号输入端。理板的信号输入端。理板的信号输入端。

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达系统


[0001]本技术属于激光雷达
，具体的涉及一种激光雷达系统。

技术介绍

[0002]大气探测是人类研究大气动力学和气候变化的一个重要手段，尤其是大气风场和云层高度的探测，在风电、军事、环境，航空、气象以及海洋等诸多领域有着非常重要的作用。在风电领域，风机架设前期的风资源勘探，发电过程中的偏航校正，风功率测试都需要利用测风设备来实现；对在军事应用领域，人员和装备伞降以及火炮射击等军事活动的气象保障都需要通过大气风场探测来实现，军事现场的天气预报也需要综合当地云层的高度信息来判断。在航空飞机的起降过程中，近地面的风场及云层信息的探测可以保障飞行安全。
[0003]目前多要素的大气探测的主要手段有探空仪、微波雷达。其中，探空仪的探测方案会影响空域安全，容易造成航空事故，并且数据实时性也无法得到保证。微波雷达广泛应用于军事领域，其探测精准度受限于天气状况，在晴天的情况下，微波雷达探测性能较差，另外微波雷达容易受到电磁场的干扰。

技术实现思路

[0004]为了弥补现有技术的不足，本技术提出了一种激光雷达系统。
[0005]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种激光雷达系统，包括：脉冲光纤激光器模块、光路控制及收发模块、平衡探测模块、信号处理模块；其中：
[0007]脉冲光纤激光器模块，包括：种子源激光器、光纤分束器、声光调制器、光纤放大器；
[0008]光路控制及收发模块，包括：环形器、望远镜、扫描组件；
[0009]平衡探测模块，包括：光耦合器、平衡探测器；
[0010]信号处理模块，包括：数据采集卡和信号处理板；
[0011]其中，种子源激光器的输出端连接光纤分束器的输入端；光纤分束器的两个输出端中的一个输出端连接声光调制器的输入端，另一个输出端连接到耦合器的第一输入端；声光调制器的输出端连接光纤放大器的输入端，再由光纤放大器输出脉冲激光到环形器的第一端；环形器的第二端连接望远镜的输入端，望远镜的输出光经过扫描组件依次以多个方向反射到大气中，产生的后向散射光信号被接收并回到望远镜的输入端；环形器的第三端连接到耦合器的第二输入端；光耦合器的两个输出端口同时连接到平衡探测器的两个输入端；平衡探测器的输出端连接数据采集卡的输入端，数据采集卡的第一控制信号输出端连接扫描组件的信号输入端，数据采集卡的第二控制信号输出端连接声光调制器的信号输入端，数据采集卡的信号输出端连接信号处理板的信号输入端。
[0012]优选的，所述扫描组件包括：两片高反射率的平面镜和控制平面镜的运动的伺服
系统。
[0013]优选的，两片高反射率的平面镜与各自的旋转轴呈45度设置，其中第一片平面镜的旋转轴与望远镜的光轴重合，第二片平面镜的旋转轴与光轴垂直，并穿过第一片反射镜的中心。
[0014]优选的，所述平衡探测器采用外差电路来降低探测信号的噪声。
[0015]优选的，所述光纤放大器包括多级放大的MOPA形式的光纤激光放大器。
[0016]本技术的有益效果如下：
[0017]本技术提供一种可同时探测大气风场和云层高度激光雷达系统的实现方案，将激光雷达系统技术与激光大气云高探测技术实现原理和系统上的融合，实现大气多参数探测激光雷达，具有分辨率高、体积小、成本低、功能全、抗电磁干扰的优势。
附图说明
[0018]下面结合附图对本技术作进一步说明。
[0019]图1为本技术提出的激光雷达系统的结构示意图。
具体实施方式
[0020]下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0021]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0022]在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”和“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0023]此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0024]如图1所示，本技术所述的激光雷达系统，包括：脉冲光纤激光器模块1、光路控制及收发模块4、平衡探测模块2、信号处理模块3。
[0025]其中，脉冲光纤激光器模块1的作用是：生成脉冲激光信号，例如，脉冲激光的单脉冲能量介于10～150uj、脉冲的脉宽介于50～400ns之间，脉冲的重复频率介于5～30kHz之间，脉冲激光的通断消光比大于80dB，激光信号的线宽小于50kHz。
[0026]在一实施例中，脉冲光纤激光器模块1，包括：种子源激光器5、光纤分束器6、声光调制器7、光纤放大器8。其中，种子源激光器5例如为单频激光器，其线宽小于50kHz，输出功
率大于20mw。光纤分束器6用于实现光路的分光，将种子源激光器5的激光按特定的比例一分为二。声光调制器7可以实现激光的通断调制和移频调制。光纤放大器8可以采用多级放大的MOPA(Master Oscillator Power
‑
Amplifier，主控振荡器功率放大器)形式的光纤激光放大器。
[0027]光路控制及收发模块4的作用是：将脉冲激光的信号传输到大气中，同时实现脉冲激光信号出射方向的改变，并将大气散射产生的回波信号收集到平衡探测模块2中。
[0028]在一实施例中，光路控制及收发模块4，包括：环形器9、望远镜10、扫描组件。其中，望远镜10的功能是实现光束的扩束，将光纤发出的脉冲激光进行准直扩束。扫描组件可以由两片高反射率的平面镜和控制其运动的伺服系统构成。优选的，两片高反射率的平面镜与各自的旋转轴呈45度设置，其中第一片平面镜的旋转轴与望远镜的光轴重合，第二片平面镜的旋转轴与光轴垂直，并穿过第一片平面镜的中心。其中，第一片平面镜在出射光路中先于第二片平面镜。
[0029]平衡探测模块2的作用是：将光信号转化为电信号。平衡探测模块使得激光雷达系统对大气回波信号与本振光进行拍频处理，并且产生多普勒频移的电信号。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达系统，其特征在于，包括：脉冲光纤激光器模块、光路控制及收发模块、平衡探测模块、信号处理模块；其中：脉冲光纤激光器模块，包括：种子源激光器、光纤分束器、声光调制器、光纤放大器；光路控制及收发模块，包括：环形器、望远镜、扫描组件；平衡探测模块，包括：光耦合器、平衡探测器；信号处理模块，包括：数据采集卡和信号处理板；其中，种子源激光器的输出端连接光纤分束器的输入端；光纤分束器的两个输出端中的一个输出端连接声光调制器的输入端，另一个输出端连接到耦合器的第一输入端；声光调制器的输出端连接光纤放大器的输入端，再由光纤放大器输出脉冲激光到环形器的第一端；环形器的第二端连接望远镜的输入端，望远镜的输出光经过扫描组件依次以多个方向反射到大气中，产生的后向散射光信号被接收并回到望远镜的输入端；环形器的第三端连接到耦合器的第二输入端；光耦合器的两个输出端口同时连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁维聪，
申请(专利权)人：东莞市中科原子精密制造科技有限公司，
类型：新型
国别省市：