[发明专利]一种1.55μm单光子相干激光雷达探测方法及装置

说明书

一种1.55μm单光子相干激光雷达系统装置，涉及激光技术应用领域。对于现有的激光雷达来说，探测方式需要提高探测灵敏度，提升导引头探测距离能力，提高获取目标多维度信息能力，提升抗干扰和目标识别能力。本发明将GM‑APD焦平面探测应用到激光脉冲相干技术，采用基于Gm‑APD外差相干方案，并选用短波红外波长，该探测方案较比相干探测系统成像探测灵敏度高，可同时获取远距离目标三维距离值、平面轮廓强度值以及多普勒目标速度值，在空间立体角度下获得更加精确的目标信息差异性，为目标识别、跟踪等提供可靠的三维空间数据，在外差探测强抗干扰能力的基础上将探测灵敏度提高到单光子量级，适用于远程非合作目标弱光探测领域。

技术领域

涉及激光技术应用领域，具体涉及一种1.55μm单光子相干激光雷达探测方法及装置。

背景技术

激光雷达自诞生之日起，就一直在军事应用广泛应用，其中激光主动成像制导技术是关键技术最多、难度最大的应用方向。20世纪80年代初，美国MIT林肯实验室首次演示成功二维单元扫描激光脉冲相干雷达反坦克制导技术，随后，DARPA和美国空军支持了巡航导弹先进制导(CMAG)计划。20世纪90年代初，该项技术成功装备到AGM-129A巡航导弹，是世界首个型号应用，通过多普勒测速解决地形匹配问题，将制导精度由40m提高到3m，提高了一个数量级。

对于现有的激光雷达来说，探测方式提出了更高要求：(1)提高探测灵敏度，要突破限制单光子探测概率瓶颈问题，提升导引头探测距离能力；(2)提高获取目标多维度信息能力，全面表征目标，突破干扰源与目标信息混叠瓶颈问题，提升抗干扰和目标识别能力。

发明内容

为解决现有的激光雷达在激光主动成像制导技术中已经满足不了探测要求的技术问题，本申请采用的方案如下：

一种1.55单光子相干激光雷达探测μm方法，所述方法包括：

将连续光经光纤分束器分成两束，其中一束光为本振光LO，另一束为种子光MO；

将所述的种子光斩成脉宽为200ns的脉冲激光，同时将种子光移频80MHZ，形成移频调制光；

将所述的移频调制光通过环形器准直器和扩束器发射至目标表面；

目标表面反射的回波信号经过环形器输入至耦合器；

将本振光经分束器分束，获得1％的衰减光，再过0.6-50dB衰减器进行衰减，获得衰减光；

将衰减光经过电光调制器发射至耦合器；

将所述的回波光与所述的衰减光耦合形成耦合光；

所述耦合光为探测结果发射至检测装置；

将所述的种子光形成移频调制光的同时还激活触发APD，该触发APD发射触发信号给Gm-APD单光子探测器。

一种1.55μm单光子相干激光雷达系统装置，所述的装置包括：1550nm可调谐激光器、声光调制器、触发APD、环形器、准直器、扩束镜、衰减器、电光调制器、耦合器、Gm-APD单光子探测器和面阵接收模块；

所述装置的各个部分之间采用光纤进行连接，所述的可调谐激光器输出的连续光经光纤分束器分成两束光，分别为本振光LO和种子光MO；

通过信号发生器发射斩波信号给所述的声光调制器，所述的种子光经声光调制器进行移频、以及斩波处理形成移频调制光，该移频调制光发射至环形器，环形器输出的光先后经准直器、扩束器发射至待测目标表面，经所述目标表面反射的回波信号经过环形器后输入至耦合器；

所述的信号发生器还输出给触发APD，触发APD输出触发信号给Gm-APD单光子探测器作为触发信号；

所述的本振光经分束器分束获得分束后的光，其中一条所述的分束后的光经衰减器衰减后输出至耦合器；