[发明专利]宽条幅直视合成孔径激光成像雷达

说明书

技术领域

本发明涉及合成孔径激光雷达，特别是一种宽条幅直视合成孔径激光成像雷达，能够充分利用激光能量并简单控制交轨向的扫描就能获得宽条幅的直视合成孔径激光成像雷达。

背景技术

合成孔径激光成像雷达的原理取之于射频领域的合成孔径雷达原理，是能够在远距离得到厘米量级成像分辨率的唯一的光学成像观察手段。传统的合成孔径激光成像雷达是以侧视为必要工作条件，侧视合成孔径激光成像雷达采用光学外差接收，受大气扰动、运动平台振动、目标散斑和激光雷达系统本身相位变化等影响很大，还要求拍频信号的初始相位严格同步并且需要长距离延时来控制相位的变化，在实际的应用中是很困难的。

在先技术[1]（直视合成孔径激光成像雷达原理，光学学报，Vol.32,0928002-1～8,2012）和先技术[2](刘立人，直视合成孔径激光成像雷达，公开号：CN102435996)所述的直视合成孔径激光成像雷达，采用波前变换原理对目标投射两个同轴同心且偏振正交的光束并且进行自差接收，在交轨向进行空间线性相位调制分辨成像，在顺轨向进行二次相位历程匹配滤波成像。

在先技术[1]和[2]所述的直视合成孔径激光成像雷达，具有能够自动消除大气、运动平台、光雷达系统和散斑产生的相位变化和干扰，允许使用低质量的接收光学系统，不需要光学延时线，无需进行实时拍频信号相位同步，成像无阴影，可以使用各种具有单模和单频性质的激光器，同时采用空间光桥接器实现相位的复数解调，电子设备简单等特点。但是该直视合成孔径激光成像雷达是采用两个光束偏转器对两光束进行对向扫描并要求保持精确同步，要使两光束对向扫描的精确同步是比较困难和复杂的，同时，在方形或圆孔径下，远场的目标面产生的光学足趾也是方形或圆形，此时，其有效条幅的交轨向宽度小于顺轨向宽度，实际上是一种窄带条幅成像，同时，交轨向分辨率也低于顺轨向分辨率，严重影响成像质量。在先技术要获得宽条幅的远场光斑，只能采用交轨向大于顺轨向的矩形口径光阑，对于激光的能量(一般激光器出来的能量是集中在中心的圆形区域)进行矩形切割，能量损失严重，得不到充分的利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述在先技术的不足，提出一种宽条幅直视合成孔径激光成像雷达，该宽条幅直视合成孔径激光成像雷达通过波面变换在方形或圆形的孔径光阑下在目标远场处产生交轨向大于顺轨向的条幅宽度，实现宽条幅与高分辨率成像；且对两偏振正交光路中的一支进行波面反转，另一支距离延迟补偿，合束后再通过发射主镜发射到远场目标处，因此，只要对变换镜进行周期运动扫描控制，就能在快时间轴上产生目标交轨向与目标位置有关的空间线性相位项调制的数据收集；同时，可以灵活控制变换镜的波面变换与它们间的位置关系，产生不同的顺轨向条幅、交轨向条幅宽度比，获得不同比例的宽条幅图像。

本发明的技术解决方案如下：

一种宽条幅直视合成孔径激光成像雷达，特点在于由发射端、接收端和控制计算机构成，所述的发射端包括激光光源、偏振控制器、孔径光阑、变换镜、扫描控制器、发射偏振分束器、水平偏振光路变换镜、水平偏振光路距离延迟器、垂直偏振光路变换镜、垂直偏振光路波面反转器、发射偏振合束器、发射望远镜主镜；所述的接收端包括接收望远镜、接收偏振分束器、2×490°光学桥接器、同相通道平衡探测器、同相通道模数变换器、90°相移通道平衡探测器、90°相移通道模数变换器、复数化处理器、数字图像处理器；上述部件的位置关系如下：

在所述的控制计算机的控制下，激光光源输出的偏振光束经过偏振控制器获得所需的45°方向的偏振光束，通过孔径光阑再进入变换镜，其中变换镜通过连接扫描控制器使变换镜做周期运动扫描，然后光束通过发射偏振分束器在空间上被偏振分解为两个等强度的偏振正交的H-偏振光束和V-偏振光束，H-偏振光束先经过H-偏振光路变换镜然后通过H-偏振光路距离延迟器到发射偏振合束器，V-偏振光束先经过V-偏振光路变换镜然后通过V-偏振光路波面反转器到发射偏振合束器，该发射偏振合束器将H-偏振光束和V-偏振光束组合为同轴同心且偏振正交的光束，由发射望远镜主镜发射向目标；