激光雷达光学接收装置制造方法
【专利摘要】一种激光雷达光学接收装置，由望远镜、视场光阑、准直透镜、1/2波片、转动电机、电光晶体、偏振器、窄带滤光片、聚焦透镜、光电探测器、高压电源和电机伺服控制系统组成。所述的视场光阑位于望远镜的焦点位置，经过视场光阑的回波信号经过准直透镜进行准直后，通过1/2波片、电光晶体和偏振器进行光强调制，通过窄带滤光片对背景光进行带通滤光，最后经聚焦透镜将信号光聚焦在光电探测器上进行探测。本发明具有结构简单、使用方便和分光比连续可调的优点，可应用于大范围测距的激光雷达系统。
【专利说明】激光雷达光学接收装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光雷达，特别是一种激光雷达光学接收装置。
【背景技术】
[0002]激光雷达在地球遥感方面有着广泛的应用，为了降低大气散射对目标回波信号的干扰，提高信噪比，传统方法一般采用双通道结构设计和分时选通的方法进行测距，以防止光电探测器工作在饱和区，其接收光路如图3所示，望远镜I接收的光信号聚焦到焦点附近，在焦点位置放置视场光阑2限制接收视场，光信号经准直透镜3准直后入射到窄带滤光片8，再由分光镜13将接收光路分成近场和远场两个通道，其中:近场通道经聚焦透镜9.1聚焦到光电探测器10.1进行探测；远场通道经折反镜14和聚焦透镜9.2聚焦到光电探测器10.2进行探测。显然，上述接收光路需要两路光电探测，不但体积较大、成本增加，而且，分光比固定，不能连续可调，因此限制了其应用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种激光雷达光学接收装置，该装置具有光路简单、稳定性好的特点，可应用于激光雷达和其它需要去除背景光的光学系统。
[0004]本发明的技术方案如下:
[0005]一种激光雷达光学接收装置，包括望远镜、视场光阑、准直透镜、1/2波片、转动电机、电光晶体、偏振器、窄带滤光片、聚焦透镜、光电探测器、高压电源和电机伺服控制系统，其特征在于沿所述的望远镜输出光方向依次是视场光阑、准直透镜、1/2波片、转动电机、电光晶体、偏振器、窄带滤光片、聚焦透镜和光电探测器，高压电源的两极与所述的电光晶体的两端相连，电机伺服控制系统与所述的转动电机相连，所述的视场光阑位于望远镜的焦点位置，通过胶粘的方式将所述的1/2波片胶粘在所述的空心式转动电机上，所述的1/2波片的几何中心和转动电机轴线重合。
[0006]所述的望远镜物镜和目镜表面镀有与激光光源波长相符的高反射率介质膜，且其F数大于5。
[0007]所述的准直透镜的表面镀有与激光光源波长相应的增透介质膜。
[0008]所述的1/2波片表面镀有与激光光源波长相符的增透介质膜。
[0009]所述的电光晶体表面镀有与激光光源波长相符的增透介质膜。
[0010]所述的窄带滤光片表面镀有与激光光源波长相符的增透介质膜，且其入射角度Θ满足如下关系:
[0011]
【权利要求】
1.一种激光雷达光学接收装置，包括望远镜(I)、视场光阑(2)、准直透镜(3)、1/2波片(4)、转动电机(5)、电光晶体(6)、偏振器(7)、窄带滤光片(8)、聚焦透镜(9)、光电探测器(10)、高压电源(11)和电机伺服控制系统(12)，其特征在于沿所述的望远镜(I)输出光方向依次是视场光阑(2)、准直透镜(3)、1/2波片(4)、转动电机(5)、电光晶体(6)、偏振器(7)、窄带滤光片(8)、聚焦透镜(9)和光电探测器(10)，高压电源(11)的两极与所述的电光晶体(6)的两端相连，电机伺服控制系统(12)与所述的转动电机(5)相连，所述的视场光阑(2)位于望远镜(I)的焦点位置，通过胶粘的方式将所述的1/2波片(4)胶粘在所述的空心式转动电机(5)上，所述的1/2波片(4)的几何中心和转动电机(5)轴线重合。
2.根据权利要求1所述的激光雷达光学接收装置，其特征在于所述的望远镜(I)物镜和目镜表面镀有与激光光源波长相符的高反射率介质膜，且其F数大于5。
3.根据权利要求1所述的激光雷达光学接收装置，其特征在于所述的准直透镜(3)的表面镀有与激光光源波长相应的增透介质膜。
4.根据权利要求1所述的激光雷达光学接收装置，其特征在于所述的1/2波片(4)表面镀有与激光光源波长相符的增透介质膜。
5.根据权利要求1所述的激光雷达光学接收装置，其特征在于所述的电光晶体(6)表面镀有与激光光源波长相符的增透介质膜。
6.根据权利要求1所述的激光雷达光学接收装置，其特征在于所述的窄带滤光片(8)表面镀有与激光光源波长相符的增透介质膜，且其入射角度Θ满足如下关系:
7.根据权利要求1所述的激光雷达光学接收装置，其特征在于所述的聚焦透镜(9)的表面镀有与激光光源波长相符的增透介质膜。
8.根据权利要求1所述的激光雷达光学接收装置，其特征在于该装置的实现方法包括下列步骤: ①分别旋转偏振器(7)和1/2波片(4)，使偏振器(7)的起偏方向和1/2波片(4)的快轴或慢轴与线偏光的偏振方向垂直，并将该位置设定为1/2波片的初始位置，望远镜(I)接收到的回波光强为Itl; ②近场测距，当1/2波片(4)沿初始位置旋转角度α时，出射光偏振方向与起偏方向夹角为(90° -2α)，电光晶体(5)上不加电压，经电光晶体(5)的线偏光偏振状态不发生改变，此时经偏振器(7)出射的光强为I1 = Itl.cos (90° _2α );偏振光通过窄带滤光片(8)对背景光进行带通滤光，最后经过聚焦透镜(9)将信号光聚焦在光电探测器(10)上进行探测； ③远场测距，由于1/2波片(4)沿初始位置旋转α角度，经1/2波片(4)后，出射光偏振方向与起偏方向夹角仍为(90° _2α)，电光晶体(5)上加VA/2电压,光沿光轴方向通过电光晶体(5),ο光和e光产生π相位差，合成后偏振面相对于入射光旋转90° ,此时经偏振器(7)出射的光强为I2 = Itl.cos (2α)，调制后的偏振光通过窄带滤光片(8)对背景光进行带通滤光，最后经过聚焦透镜(9)将信号光聚焦在光电探测器(10)上进行探测； ④激光雷达光学接收装置的分光比Y与1/2波片(4)沿初始位置旋转角度α之间的关系为:
【文档编号】G01S7/481GK103926574SQ201410177032
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】耿立明, 侯霞, 陈卫标, 臧华国, 孟俊清, 李蕊, 王志君, 时伟 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所