[发明专利]一种激光雷达中全光纤背景光压制和近场信号动态范围抑制技术的光学探测组件

摘要

本发明公开了一种激光雷达中全光纤背景光压制和近场信号动态范围抑制技术的光学探测组件，本发明采用FBG背景滤波器滤除背景噪声，关键在于使用温度补偿和光纤布拉格光栅轴向应力控制，使得FBG背景滤波器的峰值透过率位置正好在激光雷达的工作波长处，有效的抑制了背景光，实现全天时探测；并采用光强调制器对激光雷达接收光信号强度进行调制，光强调制器能够根据回波信号的特征主动电光调制激光雷达信号的动态范围，可以在保障远程信号极大信噪比的前提下，抑制近场信号，避免光电探测器近场信号饱和，提高激光出射功率及远场目标的回波功率，实现高低空一体化探测；并且用全光纤连接，提高了系统运行稳定性；本发明大大降低了光路成本，且光路系统较简单，有利于光路调节。

主权项

一种激光雷达中全光纤背景光压制和近场信号动态范围抑制技术的光学探测组件，其特征在于：所述光学探测组件包括接收望远镜(1)、FBG背景滤波器(2)、光强调制器(3)、光学接收机(4)、温度控制器(5)、任意波形发生器(6)以及控制计算机(7)，所述光学探测组件在激光雷达的接收望远镜(1)和光学接收机(4)之间，激光雷达的回波信号由接收望远镜(1)通过光纤传输到FBG背景滤波器(2)，再将FBG背景滤波器(2)的输出信号通过光纤传输到光强调制器(3)，然后将光强调制器(3)的输出信号传输至光学接收机(4)，其中，FBG背景滤波器(2)，其封装在一个恒温温箱内，温度控制器(5)始终使FBG背景滤波器(2)保持在恒定温度下工作，防止了中心工作波长的漂移，然后将FBG背景滤波器(2)安装在精密平移台上，由压电陶瓷控制其应力分布，确保峰值透过率的波长位置与工作波长重叠，该FBG背景滤波器(2)是窄带、低损耗的透射式滤波器，带宽为0.1nm，透过光信号的中心频率为υ0，峰值透过率达到99％，回波信号经FBG背景滤波器(2)，中心频率为υ0的回波信号透过率为99％，其它频段的回波信号的透过率小于1％，其它频段的回波信号被有效滤除，即极大限度地抑制了背景光；光强调制器(3)，滤除了背景噪声的回波信号输出至光强调制器(3)，控制计算机(7)根据光学接收机(4)输出的回波信号强度随时间的变化生成反馈电压信号，任意波形发生器(6)根据所述反馈电压信号控制输入光强调制器(3)的调制电压V，智能主动抑制可能饱和的信号；该光强调制器(3)内部是具有M‑Z干涉仪型电光调制器结构的光强调制器，其中一臂上加调制电压V；探测低层大气时，较强的后向散射光入射至光强调制器(3)，通过调节调制电压V使加了调制电压的一臂的回波信号的相位改变等于异相的半波长，此时两臂的回波信号发生相消干涉，输出至光学接收机的回波信号的强度达到最小，避免了光学接收机(4)的饱和；探测高层大气时，较弱的后向散射光入射至光强调制器(3)，通过调节调制电压V使加了调制电压的一臂的回波信号的相位改变等于波长的整数倍，此时两臂的回波信号发生相长干涉，输出至光学接收机(4)的光信号的强度达到最大。