[发明专利]费涅尔望远镜成像激光雷达

摘要

一种费涅尔望远镜成像激光雷达，其构成包括激光器、发射偏振分束器、第一通道空间相位调制器、第二通道空间相位调制器、发射偏振合束器、激光放大器、发射望远镜、光束扫描器、接收望远镜、接收偏振分束器、2×4 90°空间光学桥接器、A路平衡接收机和A路放大及码数转换器、B路平衡接收机和B路放大及码数转换器、复数化器、时间空间坐标转换器、重采样插值空间坐标变换器和匹配滤波器，此外还有控制计算机。本发明能够实现目标的超光学分辨率极限的二维成像，提高了接收灵敏度和成像信噪比，大大增加了接收光学口径降低激光发射功率，本发明光机械结构和电子设备简单，是一种能够有效克服大气湍流影响的高分辨率成像激光雷达。

主权项

一种费涅尔望远镜成像激光雷达，其特征在于由发射端和接收端构成，发射端包括：激光器(1)、发射偏振分束器(2)、第一通道空间相位调制器(3)、第二通道空间相位调制器(4)、发射偏振合束器(5)、激光放大器(6)、发射望远镜(7)和光束扫描器(8)；接收端包括接收望远镜(10)、接收偏振分束器(11)、2×4 90°空间光学桥接器(12)、A路平衡接收机(13)、A路放大及码数转换器(14)、B路平衡接收机(15)、B路放大及码数转换器(16)、复数化器(17)、时间空间坐标转换器(18)、重采样插值空间坐标变换器(19)和匹配滤波器(20)，此外还有控制计算机(22)，上述部件的位置关系如下：所述激光器(1)输出的光束经过发射偏振分束器(2)分为等光强和偏振正交的两光束：第一光束通过具有等效焦距fl的相位二次项的第一通道空间相位调制器(3)，第二光束通过具有等效焦距fr的相位二次项的第二通道空间相位调制器(4)，两光束经发射偏振合束器(5)合成为偏振正交的同轴同心光束后再通过激光放大器(6)放大，然后经发射望远镜(7)和光束扫描器(8)向目标(9)投射照明光束，该照明光束在目标(9)面上形成一个扫描的由两个偏振正交的同轴同心的球面波组成的照明光斑，所述的目标(9)与所述的照明光斑的相互二维扫描将每个目标点的回波转化为时间流信号，该目标回波的时间流信号由所述的接收望远镜(10)采用同轴相干接收，经过所述的接收偏振分束镜(11)分解为偏振正交的两路光束并进入2×490°空间光学桥接器(12)，输出相互90°相移的同轴输出的四个光束：其中两束相位差180°的同轴输出的光束由消直流的A路平衡接收机(13)接收并转化为时间流电子信号再通过A路放大和码数转换器(14)处理成A路时间流电子信号，另外两束相位差180°的同轴输出的光束由消直流的B路平衡接收机(15)接收并转化为时间流电子信号再通过B路放大和码数转换器(16)处理成B路时间流电子信号，该A路时间流电子信号和B路时间流电子信号通过复数化器(17)转换为复数表达的复数时间流信号，该复数时间流信号通过时间空间转换器(18)转化回空间域表达的空间复数信号，该空间复数信号再通过重采样插值空间坐标变换器(19)转变为正交均匀分布的空间复数信号，最后通过匹配滤波器(20)实现对共轭相位二次项的相关积分，得到所述的目标(9)的图像(21)，所述的控制计算机(22)控制上述所有硬件和软件的协调实施。