[发明专利]基于激光扫描光纤耦合系统的激光雷达发射装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光雷达发射装置，特别涉及一种基于激光扫描光纤耦合系统的激光雷达发射装置。

背景技术

激光雷达是一种以激光器为辐射源的主动式现代光学遥感设备，是传统雷达技术和现代激光技术相结合的产物。由于激光雷达工作波长很短，与微波雷达相比相差三个数量级，而且激光又是单色的相干光，因而激光雷达呈现极高的分辨率和抗干扰能力，广泛应用于环境监测、军事工程、科学研究和国民经济等领域。随着激光成像技术的发展，激光雷达在飞行器制导、直升机防撞、目标三位重建和地形地貌测量等方面亦成为新的研究热点。

激光成像雷达发射装置的核心技术之一就是激光扫描技术，其主要功能是发射测量激光脉冲和接受脉冲遇到障碍物或目标后所发射的回波。激光扫描技术目前主要分为机械扫描、非机械扫描和全息光栅扫描。其中非机械扫描主要指电光扫描和声光扫描，，一般利用电光器件和声光器件作为调制器，对输出的激光信号进行强度调制，用于偏转器的电光器件和声光器件被称作电光扫描器和声光扫描器。电光扫描的基本原理是利用偏转器材料折射率变化的电光效应实现偏转。数宇电光偏转器根据不同的数字信号“0”或“1”，加载不同的电压，改变偏转器的折射率，控制出射光点置于两个光点位置中的一个位置上。如果用n个电光偏转器串接，就有2n个光点位置。当n个调制器获得快速的数字信号电压，出射点在扫描线的2n个位置上不断移动，从而获得所需的扫描线。数宇电光偏转器比普通线性扫描器具有更大的灵活性，此外电光偏转技术可以实现连续非数字的模拟偏转，但电光偏转器普遍电路复杂，价格昂贵，又由于偏转器是由多个电光器件串接起来，光能的利用率低。声光扫描的偏转原理是利用激光束在折射率周期性变化的声光材料中的衍射现象。在声光偏转巾，载频的频率是变化的，经过声光偏转器，出射光束的衍射角随着加载的载频的变化而变化，声光扫描器的效率较高，但是扫描速度相对较慢。全息光栅扫描是以全息术为基础的激光扫描，它的出现是激光扫描技术的一大发展，它类似于通常的多面镜扫描，孺要一个机械运动去改变激光光束的偏转，应用光学衍射原理工作，全息光栅扫描虽视场大，效率高，惯性小，但受其自身衍射效率较低的影响，导致整个扫描系统透过率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供基于激光扫描光纤耦合系统的激光雷达发射装置

本发明技术方案如下：

一种基于激光扫描光纤耦合系统的激光雷达发射装置，包括光电编码器、无刷直流电机、反射镜、控制子系统、脉冲光纤激光器、准直器、传能光纤，光电编码器和反射镜分别连接在无刷直流电机的转轴上，和该转轴处于同一轴线上的准直器连接到脉冲光纤激光器的尾纤上，传能光纤的一端端面围绕这一轴线均匀摆成圆形并固定，其另一端端面并列放置并固定成光纤面板，控制子系统分别和脉冲光纤激光器、无刷直流电机、光电编码器电连接，所述的控制子系统包括带有霍尔传感器的电机驱动器和现场可编程门阵列，现场可编程门阵列以下简称FPGA，光电编码器将无刷直流电机的增量信号和绝对位置信息，发送给电机驱动器和FPGA，电机驱动器控制无刷直流电机匀速运动，FPGA判断并控制输出信号触发脉冲光纤激光器。

还包括会聚透镜、五维调整架，每一根传能光纤的两端面各放置一个会聚透镜，准直器、传能光纤和会聚透镜均由所述五维调整架夹持。

光电编码器为每转至少能分辨8192个位置点的混合型旋转编码器；无刷直流电机最高转速3600r/min；脉冲光纤激光器为每秒触发一次，发出一个脉宽纳秒量级、波长处于红外波段的激光脉冲，并且接收到触发信号到发出激光脉冲的延时是一个常数的激光器；传能光纤为两端镀增透膜，且芯径为600um的特种塑料光纤，数量为90根。

所述会聚透镜为放大倍率为40的显微物镜。

本发明所具有的有益效果：一、原理简单、扫描范围大，扫描范围≥±16°、空间布局紧凑、易于安装、抗震性能强；二、综合效率高，激光器从发射到光学系统后的总效率为0.81。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的中发射装置运转控制原理示意图；

图3为本发明中光纤及相关设备固定示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。