[发明专利]基于Gm-APD的高灵敏偏振激光雷达系统

权利要求书

1.基于Gm-APD的高灵敏偏振激光雷达系统，其特征在于，包括脉冲编码发生器(1)、脉冲激光器(2)、起偏器(3)、第一1/4波片(4)、扫描器(5)、窄带滤光片(6)、第二1/4波片(7)、偏振分光器(8)、全反镜(9)、Gm-APD1单光子探测器(10)、Gm-APD2单光子探测器(11)和信号处理模块(12)；

脉冲编码发生器(1)产生随机编码的脉冲序列电信号，该电信号用于作为参考信号输入给信号处理模块(12)，还用于作为外加驱动调制脉冲激光器(2)产生激光信号脉冲序列，激光信号脉冲序列经起偏器(3)和第一1/4波片(4)调制加载设定的偏振态，再经扫描器(5)照射目标；

返回的激光信号通过扫描器(5)入射至窄带滤光片(6)，经窄带滤光片(6)滤光后入射至第二1/4波片(7)，第二1/4波片(7)透射的激光信号入射至偏振分光器(8)，偏振分光器(8)将入射的激光信号分为两路激光信号，两路激光信号分别由Gm-APD1单光子探测器(10)和Gm-APD2单光子探测器(11)接收，Gm-APD1单光子探测器(10)输出的探测信号和Gm-APD2单光子探测器(11)输出的探测信号均输入给信号处理模块(12)；

信号处理模块(12)用于将参考信号分别与两路探测信号进行相关，得到相关峰的时间位置和相关峰的幅度，并根据相关峰的时间位置和相关峰的幅度得到被测物上对应像素点的距离、强度和偏振度；

扫描器(5)进行逐点扫描，最终获得被测物上每个像素点的距离、强度和偏振度，得到目标的像；

所述起偏器(3)的偏振方向为90°，第一1/4波片(4)的光轴方向为17.632°，第二1/4波片(7)的光轴方向为17.632°+90°；

所述信号处理模块(12)根据相关峰的时间位置得到被测物上对应像素点的距离，具体为：

相关峰的时间分别为t_Ⅰ和t_Ⅱ，激光信号脉冲序列往返于雷达系统和被测物的时间τ为则被测物上对应像素点的距离R可以表示为

其中，c为光速。

2.根据权利要求1所述的基于Gm-APD的高灵敏偏振激光雷达系统，其特征在于，所述信号处理模块(12)根据相关峰的幅度得到被测物上对应像素点的强度，具体为：

根据相关峰的幅度得到经偏振分光器(8)分光后的两探测光路的计数结果；

则对应像素点的强度N_s为：

N_s＝-ln(1-K₁/K)-ln(1-K₂/K) (3)

其中，K为激光信号脉冲序列的脉冲数，K₁和K₂分别为两探测光路的计数结果。

3.根据权利要求1所述的基于Gm-APD的高灵敏偏振激光雷达系统，其特征在于，所述信号处理模块(12)根据相关峰的幅度得到被测物上对应像素点的偏振度，具体为：

根据相关峰的幅度得到经偏振分光器(8)分光后的两探测光路的计数结果；

则对应像素点的偏振度DOP为：

其中，K为激光信号脉冲序列的脉冲数，K₁和K₂分别为两探测光路的计数结果。