[发明专利]一种激光雷达接收望远镜与光栅光谱仪同光轴校准装置及标定方法

摘要

本发明公开了一种激光雷达接收望远镜与光栅光谱仪同光轴校准装置和标定方法，包括平行光源、接收望远镜、光栅光谱仪。平行光源可同时发射呈现对称分布的三束平行光，三束平行光垂直入射接收望远镜，并在接收望远镜球面主镜中心对称分布，经过接收望远镜接收后在光轴上会聚于一点，调节光栅光谱仪与接收望远镜的相对位置，使得三束光经接收望远镜后会聚于光栅光谱仪小孔光阑内，并且在光栅光谱仪的高反射准直镜中心呈对称分布。本发明通过采用宽面元三束光对称分布的平行光源，调节光栅光谱仪与接收望远镜的相对位置，实现接收望远镜与光栅光谱仪光轴校准。该方法具有操作简单，可控性强，并且校准精度高等特点，保证了激光雷达回波信号的有效接收。

主权项

一种激光雷达接收望远镜与光栅光谱仪同光轴校准装置，其特征在于：包括平行光源、接收望远镜、光栅光谱仪；所述平行光源发射的三束平行光垂直入射进入接收望远镜中，三束平行光对称分布在接收望远镜中心，三束光经接收望远镜会聚后在接收望远镜的光轴上会聚于一点，该点同时位于光栅光谱仪的小孔光阑中心，并在光栅光谱仪的高反射准直镜的中心形成三个对称的光点，所述平行光源可同时发射三束平行光，三束平行光对称分布在一个直径为100mm的圆上；所述接收望远镜包括一块球面主镜和一块凸面镜；所述光栅光谱仪包括小孔光阑、高反射准直镜、高分辨率平面反射光栅、三组高反射平凹镜、四组光电倍增管；所述小孔光阑、高反射准直镜、高分辨率平面反射光栅、三组高反射平凹镜、四组光电倍增管具有相同的中心高，依次搭载在一块光学平板上面，并由密闭的黑色箱体密封；所述高反射准直镜为一块高反射平凹镜，采用了JGS1熔融石英材料，具有优良的透紫外性能，准直镜镀高反射介质膜，对紫外波段的光信号具有98％以上的反射率；所述高反射准直镜将F数为10的光束准直后使多波长光束恰好完全覆盖高分辨率平面反射光栅，充分利用高分辨率平面反射光栅面元，提高光栅光谱仪的接收效率；所述高分辨率平面反射光栅为该装置的核心部件，由于不同波长光的衍射角度不同，可以将266nm、289nm、299nm、316nm四波长回波信号分离到不同的角度位置；所述三组高反射平凹镜和四组光电倍增管分别放置于266nm、289nm、299nm、316nm四波长回波信号的光学路径上，并通过调整三组高反射平凹镜角度，将266nm、289nm、299nm、316nm四波长回波信号精确会聚于四组光电倍增管内；所述三组高反射平凹镜均采用了JGS1熔融石英材料，镀介质膜，对紫外波段的光信号具有98％以上的反射率；所述四组光电倍增管均采用了滨松公司生产的R7400‑09型光电倍增管，有效接收口径为8mm，响应时间短，在200nm～300nm紫外波段量子效率高；所述光栅光谱仪的F数需要配合激光雷达接收望远镜F数使用，使得光栅光谱仪的F数等于激光雷达接收望远镜的F数。