[发明专利]一种面向极微弱信号的双谱段激光成像装置

权利要求书

1.一种面向极微弱信号的双谱段激光成像装置，其特征在于：包括双谱段脉冲激光发射系统、遮光罩、光学接收系统、中继光学组件、阵列探测组件、多通道高速计数单元、综合控制与数据处理单元；

所述双谱段脉冲激光发射系统以一定的重复频率发射两束不同谱段的脉冲激光照射目标，产生的后向散射双谱段激光信号经遮光罩后被光学接收系统接收；所述中继光学组件位于光学接收系统与四个阵列探测组件E1～E4之间；所述多通道高速计数单元对阵列探测器组件输出的电信号进行采集和记录，并形成信号的光子事件计数统计，并输出到综合控制与数据处理单元；综合控制与数据处理单元用于双谱段脉冲激光发射系统、中继光学组件、阵列探测组件、多通道高速计数单元的同步与控制，并对多通道高速计数单元采集记录的数据进行数据处理；

所述的两束不同谱段激光信号采用532nm、1064nm激光信号；所述中继光学组件包括一个空间调制器B，两个激光谱段1窄带滤光片D1、D2，两个激光谱段2窄带滤光片D3、D4，两个半反半透镜H1、H2，五个准直透镜A1～A5，两个反射镜C1～C2；准直透镜A1将接收光学系统汇聚来的双谱段激光信号准直后射入空间调制器B，空间调制器B将双谱段激光信号进行双向空间调制后，将双谱段激光信号分成两路射向不同方向上的反射镜C1和反射镜C2，反射镜C1将这一路的双谱段激光信号射向半反半透镜H1，半反半透镜H1将双谱段激光信号分成两路分别是谱段1的激光信号和谱段2的激光信号，谱段1激光信号经过准直透镜A5准直后，射入中心谱段为谱段1的窄带滤光片D1后，再射入阵列探测组件E1，谱段2激光信号经过准直透镜A3准直后，射入中心谱段为谱段2的窄带滤光片D3后，再射入阵列探测组件E3，反射镜C2将另一路的双谱段激光信号射向半反半透镜H2，半反半透镜H2将双谱段激光信号分成两路分别是谱段1的激光信号和谱段2的激光信号，谱段1激光信号经过准直透镜A4准直后，射入中心谱段为谱段1的窄带滤光片D2后，再射入阵列探测组件E2，谱段2激光信号经过准直透镜A2准直后，射入中心谱段为谱段2的窄带滤光片D4后，再射入阵列探测组件E4；

所述阵列探测组件E1和E2包括8×8以内规模的小阵列的光电倍增管以及光电倍增管驱动电路；

所述光电倍增管驱动电路由高压分配模块、门控驱动模块、增益控制模块、放大器模块、比较器模块、脉冲整形模块组成，增益控制模块在综合控制与数据处理单元控制下产生增益控制信号作用于高压分配模块；高压模块将内部产生的高压按预定比例分配到光电倍增管阴极和各个打拿级上，使光电倍增管的增益高于10⁶的以上，且具备单光子探测能力；门控驱动模块在综合控制与数据处理单元控制下产生门控信号作用于高压分配模块，通过控制光电倍增管打拿级电压，使光电倍增管在有门控信号的时间内按设定的增益工作；光电倍增管产生的电信号经放大器模块放大滤波，与比较器模块的比较阈值进行比较，若大于比较阈值则再脉冲整理模块后输入到多通道高速计数单元；

所述阵列探测组件E3和E4包括8×8以内规模的小阵列的雪崩光电二极管以及工作驱动电路。

2.根据权利要求1所述的一种面向极微弱信号的双谱段激光成像装置，其特征在于：所述的激光照射目标指在目标处激光光斑尺寸大于目标尺寸，激光光斑能覆盖目标。

3.根据权利要求1所述的一种面向极微弱信号的双谱段激光成像装置，其特征在于：所述光学接收系统位于遮光罩后端，收集来自目标后向散射回来的双谱段激光信号并将双谱段激光信号汇聚到中继光学组件。

4.根据权利要求1所述的一种面向极微弱信号的双谱段激光成像装置，其特征在于：所述光学接收系统形式为卡塞格林式光学系统。

5.根据权利要求1所述的一种面向极微弱信号的双谱段激光成像装置，其特征在于：所述光电倍增管的响应400nm到800nm光谱间的激光信号。

6.根据权利要求1所述的一种面向极微弱信号的双谱段激光成像装置，其特征在于：所述雪崩光电二极管响应800nm-1600nm光谱间的激光信号。