[发明专利]全口径激光同轴发射和回波接收系统

说明书

技术领域

本发明属于光束控制领域，具体涉及一种全口径激光同轴发射和回波接收系统。

背景技术

主动跟踪照明、空间激光通信、激光雷达以及定向能应用都涉及到同一波段较高能量的激光发射和微弱回波的接收问题。特别是针对远距离微小目标，对激光发射系统的损伤阈值以及回波接收系统的噪声抑制水平提出了较苛刻的要求。

当前的激光收发系统采用两种技术方案：一种是采用收发分离的方式，另一种是收发同轴的方式；前一种方案，系统需要两套独立的望远镜，导致整个系统较复杂，且对目标的跟踪瞄准存在探测盲区，因此受到成本、技术等诸多限制；后一种方案即是在一套跟踪望远镜中实现同一波段激光的发射和接收；该方案相对前者大大降低了成本，且不存在探测盲区，利于实现对目标的跟踪瞄准。但是，在同一套望远镜中，处于同一波段的较强的发射激光会对微弱的回波信号带来严重的干扰；为解决上述问题，当前有几种方法来实现同轴收发。

第一种采用半透半反的分光镜来实现收发同轴，但这这种方法会使发射激光和回波信号在通过分光镜时各损失50％，从而导致整体能量利用率不到25％。

第二种采用区域分光的方式，即是把一套望远镜分为两个区域，一边用于激光发射，另一边用于回波接收；这种方法在空间上使发射和接收分离，降低了望远镜空间利用率，不能实现全口径的激光发射和回波接收，导致其整体的效率不高。

第三种采用偏振分光的方式，即采用偏振分光棱镜和λ/4玻片使发射激光和回波信号从偏振态上分离；这种方法可以实现全口径的激光发射和回波接收，且效率较高；

上述三种方法都能实现同一波段激光的发射和回波信号的接收，也都有各自的特点。但它们有一个共同的缺陷：即光路中都有一些透过性光器件。这些光器件无论是什么材料都有一定的损伤阈值，都会对较高能量的激光发射产生影响，有些甚至会烧坏，因此限制了同轴激光收发系统的应用范围。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种全口径激光同轴发射和回波接收系统。

本发明采用的技术方案为：一种全口径激光同轴发射和回波接收系统包括偏振脉冲激光光源、光束整形单元、偏振分光镜、选通门、望远镜、滤光片、聚焦单元、光电探测与数据处理单元、控制单元组成；

光源的激光束光轴上依序放置光束整形单元、偏振分光镜，在偏振分光镜透射面依序放置滤光片、聚焦单元、光电探测与数据处理单元，在偏振分光镜反射面依序放置选通门、望远镜、目标，控制单元输入端与光源的输出端连接，控制单元输出端与选通门的输入端连接；光电探测与数据处理单元与望远镜和聚焦单元连接；

光源产生波长λ₁、脉冲重复频率、线偏振方向垂直于入射面的激光束，首先激光束经过光束整形单元，然后由偏振分光镜全反射，控制单元控制选通门打开，激光束穿过选通门，由望远镜发射激光束，并指向目标；目标反射的回波脉冲光束信号，由望远镜接收，通过选通门上的旋光窗口使回波脉冲光束偏振方向旋转π/2变为线偏振方向平行于入射面的光信号，然后经偏振分光镜、滤光片、聚焦单元，由光电探测与数据处理单元完成回波数据采集和处理，并将处理结果反馈给望远镜，实现同轴的全口径激光发射和回波接收。

本发明与现有的技术方法相比的有益效果是：(1)本发明以脉冲偏振激光作为探测光源，通过偏振分光镜实现激光信号的同轴发射和接收；相较收发分离的回波瞄准系统，降低了系统复杂程度，提高了回波瞄准技术的适应性；相较采用分光镜或区域分离实现收发同轴的系统，提高了发射激光的利用效率和系统的空间利用率；(2)本发明通过选通门控制实现对回波脉冲信号的距离选通接收，通过旋转回波信号的偏振方向和偏振分光接收实现了回波信号与发射激光的隔离，滤出了后向散射噪声、背景噪声和激光传输腔内杂散光噪声，大大提高了回波信号信噪比；(3)本发明以发射激光的全反射传输方式大大提高了系统的损伤阈值和发射激光的利用效率，拓宽了系统的应用范围；

附图说明

图1为本发明中全口径激光同轴发射和接收系统框图；

图2为本发明中选通门示意图；

图3为本发明中距离选通时序逻辑图。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和具体实例对本发明做进一步说明：