[发明专利]一种基于光纤环行器的激光雷达光路系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光雷达光路系统，尤其涉及一种基于光纤环行器的激光雷达光路系统。

背景技术

当物质波或电磁波到达物体表面被反射时，如果物体相对于波源在波的传播方向移动，物体接收到的频率和反射波的频率会与出现差异，这就是多普勒效应。利用多普勒效应，通过检查波源与反射波的频率差值，结合波的传播速度、频率等信息，可以计算得到目标物体相对于波源的移动速度。随着激光技术和光纤技术的迅猛发展，多普勒激光雷达得以在测速领域大显身手。

光纤环行器是一种广泛应用于光通讯领域的基础元器件，具有稳定可靠体积小的特点，具有一定的耐候性，可以适应较大的温度变化、湿度变化等，同时经过防护的光纤环行器具有很长的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是克服上述问题，提供一种基于光纤环行器的激光雷达光路系统，具有低成本特性、结构简单、光路系统装调简单易行等特点，可以满足道路汽车车速测量和大气风速的测量。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于光纤环行器的激光雷达光路系统，包括光纤激光器、光纤环行器、激光聚焦镜和探测器；

所述光纤环行器为单模光纤环行器，单模光纤环行器具有三个端口分别为第一端口、第二端口和第三端口；所述第一端口与光纤激光器相连接，第二端口与激光聚焦镜相连接，所述第三端口与探测器相连接；

所述光纤激光器发出激光信号从第一端口进入光纤环行器到达第二端口；第二端口接收从第一端口传输过来的激光信号和探测激光光束照射到目 标表面后漫反射进入雷达系统产生的信号；与第三端口连接的探测器接收从第二端口表面反射回来的探测激光的本征信号，并将探测激光光束照射到目标表面后漫反射进入雷达系统产生的信号也从光纤环行器的第二端口输入与本征信号一起从第三端口输出，被探测器接收用于频率分析，并将频率差值以电信号形式输出。

作为优选，所述光纤激光器为窄线宽稳频红外光纤激光器，光纤激光器所发出的探测激光为光通讯用的S波段或C波段或L波段的激光。

作为优选，光纤激光器所发出的稳频探测激光通过FC/APC端口耦合或者熔接的方式与光纤环行器的第一端口相连。

作为优选，所述光纤环行器的三个端口采用不同的接口形式；第一关口端口和第三端口采用可降低噪声水平的FC/APC接口，第二端口采用FC/PC接口进行连接。

作为优选，所有光纤的连接端口的端面均镀增透膜。

作为优选，在所述激光聚焦镜上与第二端口连接处的圆周面上设有导轨，所述光纤环行器第二端口通过移动法兰与激光聚焦镜相连接，移动法兰安装到导轨上，实现在光轴方向前后移动。

作为优选，所述移动法兰内安装有光纤连接器，光纤环行器第二端口通过移动法兰内光纤连接器与激光聚焦镜相连接。

作为优选，激光聚焦镜与光纤环行器相连接的另一端安装有消色差聚焦镜，消色差聚焦镜通过镜头压圈压接到激光聚焦镜的镜头上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明所述的基于光纤环行器的激光雷达光路系统所采用的元器件主要为光通讯用元器件，具有低成本特性，本发明采用的双点消色差聚焦镜设计，充分考虑聚焦性能的前提下，只考虑对探测用激光波长和指示用激光波长作消色差优化，使两个波长的聚焦性能相当，具有结构简单的特点，同时使得 光路系统装调简单易行。

2、本发明设计基于光纤环行器的激光雷达光路系统，其发射与接收利用同一组光学镜片，可以获得目标物相对于雷达系统轴向速度，适合对特定区域目标的速度测量，尤其适合道路汽车速度测量应用和河流或管道的液体测量，以及对特定距离上的气体流速测量应用。

3、本发明带有变焦功能，可以探测不同距离目标的速度信息。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明基于光纤环行器的激光雷达光路系统的光路原理图；

图2是本发明光纤环形器的具体接口配置图；

图3是本发明激光学瞄准变焦系统的结构示意图；

图中所示：1、光纤激光器，2、光纤环行器，2.1、第一端口，2.2、第二端口，2.3、第三端口，3、激光聚焦镜，4、导轨，5、移动法兰，6、光纤连接器，7、变焦固定压圈，8、变焦环，9、转接法兰，10、消色差聚焦镜，11、镜头压圈，12、探测器。

具体实施方式