全波段三维高光谱激光雷达的制作方法

本实用新型属于光谱分析领域，涉及一种全波段三维高光谱激光雷达。

背景技术：

激光雷达系统通过向物体发射激光信号，接收由物体反射回的激光信号，并对光信号进行分析。分析后可得物体的相关性质，如距离，方位等。激光雷达系统可选取不同类型的激光光源，来实现不同功能。超连续谱激光雷达系统所采取的激光光源具有良好的方向性及丰富的光谱成分，是一种良好的全波段光谱探测光源。

对物体反射的光谱的分析可获取物质的信息。光谱仪基于光学原理，对入射至光谱仪中的光进行色散，检测不同波长光的光强，获取物质的光谱信息，其主要由入射狭缝、准直元件、色散元件、聚焦元件以及探测器阵列五部分组成。从入射狭缝发出的光通过准直元件变成平行光后，入射色散元件。由于不同波长光的色散角不同，入射光经过色散元件后，实现不同波长光的分离。聚焦元件将同一波长的光聚焦于探测器阵列的同一点。探测器阵列通过检测不同点的光强可获得物质的光谱。

技术实现要素：

1、实用新型目的。

本实用新型提出了全波段三维高光谱激光雷，可实现全波段光谱探测，同时具有测距功能，具有探测速度快、灵敏度高的特点。

2、本实用新型所采用的技术方案。

本实用新型提出的全波段三维高光谱激光雷达，包括两个激光器，半导体激光器、脉冲激光器；

两个激光器经过光学合束后透过分光模块对物体扫描，其中脉冲激光器发出的为超连续谱激光，半导体激光器测距；

物体反射回的光经过分光模块反射至用于探测光谱的光谱探测模块；

光谱探测模块中为多个探测器构成的探测器阵列，其中包括高速探测模块，高速探测模块为至少一个与半导体激光器波长对应的探测器。

更进一步具体实施方式中，所述的半导体激光器发出强度可调的激光束，脉冲激光器发出的400nm-1700nm的光。

更进一步具体实施方式中，所述的光谱探测模块包括位于第一凹面反射镜3的焦平面处的狭缝；

第一凹面反射镜反射光路设置光栅，

光栅将各波长的光实现分离后入射至第二凹面反射镜；

探测器阵列位于第二凹面反射镜的焦平面处，接收凹面反射镜所汇聚的不同波长的光。

更进一步具体实施方式中，探测器阵列采用多个光电探测器，其中高速探测模块的光点探测器的波长与半导体激光器发出的波长对应。

更进一步具体实施方式中，探测器阵列同时探测超连续反射光谱以及反射的半导体激光器光信号。

3、本实用新型所产生的技术效果。

(1)本实用新型选用超连续谱的激光雷达系统，利用超连续谱激光良好的方向性以及丰富的光谱成分实现对全波段光谱探测实现全波段光谱探测。

(2)本实用新型基于超连续谱的激光雷达系统，加入测距激光，两束激光共享同一套系统，实现物体的三维探测。

(3)本实用新型选取的光纤阵列和光纤探测器阵列作为探测器阵列，具有探测速度快、灵敏度高的特点。

附图说明

图1为本实用新型全波段三维高光谱激光雷达系统图。

图2为本实用新型光谱探测模块的系统图。

图3为本实用新型光谱探测模块中光纤阵列的局部示意图。

图4为本实用新型光谱光纤阵列连接探测器方式的局部示意图。

附图标记说明：

1-狭缝、2-光栅、3-第一凹面反射镜、4-第二凹面反射镜、5探测器阵列、6-机壳、7-光纤阵列、8-探测器组。

具体实施方式

实施例1

下面结合附图1对本实用新型做进一步详述：

如图1所示，全波段三维高光谱激光雷达包括半导体激光器、脉冲激光器、光学合束模块、分光模块、光谱探测模块、高速探测模块、激光扫描模块。

半导体激光器发出强度可调的激光束与脉冲激光器发出的400nm-1700nm光束经光学合束模块实现空间合束。合束光通过分光模块进入激光扫描模块。激光扫描模块将光束照射至物体对其进行扫描，并接收物体反射回的光将其传输给分光模块，由分光模块反射至光谱探测模块与高速探测模块，光谱探测模块对物体反射的光进行检测分析，高速探测模块探测反射的半导体激光器光强信号。光谱探测模块中有探测器阵列。高速探测模块，是指将光谱探测模块中与半导体波长对应的单个探测器，使用该探测器实现高速信号检测。

如图2所示，光谱探测模块包括狭缝1、光栅2、第一凹面反射镜3、第二凹面反射镜4、探测器阵列5、机壳6。探测器阵列5是光电探测器的组合。

将狭缝1置于第一凹面反射镜3的焦平面处，光透过狭缝入射至光谱仪后，经第一凹面反射镜3反射后，其反射光为平行光。不同波长光的色散角不同，通过光栅2，各波长的光实现分离。探测器阵列处于第二凹面反射镜4的焦平面处，第二凹面反射镜4将不同波长的光汇聚于探测器阵列5的不同点。其中，探测器阵列中与半导体激光器波长对应的单个探测器，获取半导体激光的信号。

实施例2

下面结合附图1对本实用新型做进一步详述：

如图1所示，全波段三维高光谱激光雷达包括半导体激光器、脉冲激光器、光学合束模块、分光模块、光谱探测模块、高速探测模块、激光扫描模块。

半导体激光器发出强度可调的激光束与脉冲激光器发出的400nm-1700nm光束经光学合束模块实现空间合束。合束光通过分光模块进入激光扫描模块。激光扫描模块将光束照射至物体对其进行扫描，并接收物体反射回的光将其传输给分光模块，由分光模块反射至光谱探测模块与高速探测模块，光谱探测模块对物体反射的光进行检测分析，高速探测模块探测反射的半导体激光器光强信号。光谱探测模块中有探测器阵列。高速探测模块，是指将光谱探测模块中与半导体波长对应的单个探测器，使用该探测器实现高速信号检测。

如图2所示，光谱探测模块包括狭缝1、光栅2、第一凹面反射镜3、第二凹面反射镜4、探测器阵列5、机壳6、探测器阵列5包括光纤阵列7和光纤探测器阵列8。

将狭缝1置于第一凹面反射镜3的焦平面处，光透过狭缝入射至光谱仪后，经凹面反射镜A3反射后，其反射光为平行光。不同波长光的色散角不同，通过光栅2，各波长的光实现分离。探测器阵列处于第二凹面反射镜4的焦平面处，第二凹面反射镜4将不同波长的光汇聚于探测器阵列5的不同点。探测器阵列5的入射端是光纤阵列7，光纤将特定波长光传输给光纤探测器阵列8，由光纤探测器阵列8获取一系列波长的光学信号。其中，光纤探测器中与半导体激光器波长对应的单个探测器，获取半导体激光的信号。

本实用新型陈述了一种全波段三维高光谱激光雷达，基于超连续谱的激光雷达系统，加入测距激光，两束激光共享同一套系统，在实现物体的全波段光谱探测的同时实现对物体距离的探测；光谱探测模块中的，探测器阵列采用高灵敏度探测器，具有探测速度快、灵敏度高的特点。其中，探测器阵列中与半导体激光器波长对应的单个探测器，获取半导体激光的信号。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。