[发明专利]用于探测空间碎片的激光雷达系统及空间碎片探测方法

权利要求书

1.一种用于探测空间碎片的激光雷达系统，其特征在于，包括：激光发射模块(1)、转镜组件(2)、共用光路(3)、回波接收模块(4)和控制分系统；

所述激光发射模块(1)，设置在所述转镜组件(2)的第一端，所述激光发射模块(1)用于发射第一波长的不同偏振方向及偏振态的偏振光或第二波长的不同偏振方向及偏振态的偏振光；其中，所述第二波长小于所述第一波长；

所述转镜组件(2)，设置在所述激光发射模块(1)、所述回波接收模块(4)与所述共用光路(3)之间，所述转镜组件(2)用于在发射状态时，移动至第一目标位置(a)使所述激光发射模块(1)发射的偏振光直接发射至所述共用光路(3)，在接收状态时，所述转镜组件(2)移动至第二目标位置，以将所述共用光路(3)接收的目标回波反射至所述回波接收模块(4)，以实现收发状态转换的光路切换；

所述共用光路(3)，设置在所述转镜组件(2)的第二端，所述共用光路(3)用于在发射状态时，将所述偏振光发射至目标空间碎片，在接收状态时，接收所述目标空间碎片反射的目标回波；

所述回波接收模块(4)，设置在所述转镜组件(2)的第三端，所述回波接收模块(4)用于接收所述目标回波，并探测出所述目标回波在不同偏振态下的回波强度；

所述控制分系统分别与所述激光发射模块(1)、所述转镜组件(2)、所述共用光路(3)和所述回波接收模块(4)电连接，所述控制分系统用于控制所述激光发射模块(1)、所述转镜组件(2)、所述共用光路(3)和所述回波接收模块(4)的工作状态，并接收所述回波接收模块(4)探测的得到所述目标回波在不同偏振态下的回波强度，以根据所述目标回波的接收时间和所述偏振光的发射时间确定所述目标空间碎片的距离，以及根据所述目标回波在不同偏振态下的回波强度，识别所述目标空间碎片的材质。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光发射模块(1)包括：双波长激光装置(11)和起偏组件(12)；所述双波长激光装置(11)用于根据所述控制分系统的指令发射对应波长的线偏振光；

所述双波长激光装置(11)包括第一激光器、第二激光器、反射组镜、倍频晶片，所述第一激光器和所述第二激光器并排设置，且所述第二激光器的出射端与所述双波长激光装置(11)的激光出射端处于同一直线；其中，所述第一激光器和所述第二激光器发射的线偏振光的波长均为第一波长；

所述反射组镜设置在所述第一激光器的出射端，用于将所述第一激光器发射的第一波长的线偏振光反射至所述双波长激光装置(11)的激光出射端；

所述倍频晶片设置在所述第二激光器的出射端，用于将所述第二激光器发射的第一波长的线偏振光转换成第二波长的线偏振光；

所述起偏组件(12)设置在所述双波长激光装置(11)的激光出射端，所述起偏组件(12)用于将所述第一波长或第二波长的线偏振光调制成不同偏振方向及偏振态的偏振光。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述起偏组件(12)包括：第一位移平台(121)、第一旋转波片组(122)和第二旋转波片组(123)；其中，所述第一旋转波片组(122)和第二旋转波片组(123)分别适用于第一波长和第二波长；所述第一旋转波片组(122)包括第一波长的四分之一波片和二分之一波片，所述第二旋转波片组(123)包括第二波长的四分之一波片和二分之一波片；

所述第一旋转波片组(122)和所述第二旋转波片组(123)设置在所述第一位移平台(121)上，通过所述第一位移平台(121)的移动，使所述双波长激光装置(11)发射的线偏振光穿过所述第一旋转波片组(122)或所述第二旋转波片组(123)；

所述第一位移平台(121)用于根据所述双波长激光装置(11)发射的线偏振光的波长移动，以使对应波长的旋转波片组移动至所述双波长激光装置(11)的激光出射方向上，以利用对应波长的旋转波片组将对应波长的线偏振光调制成不同偏振方向及偏振态的偏振光。