[发明专利]一种植被探测多波长对地观测激光雷达系统的合波分波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于特殊波长的多波长激光合波分波技术，尤其涉及一种测绘遥感领域多光谱激光雷达系统的合波分波技术。 

背景技术

目前可以制作合波分波器的技术路线主要有薄膜滤波片，Bragg光栅，体光栅，阵列波导光栅和刻蚀光栅。薄膜滤波片式的合波分波器是将每一个滤波片设计成只反一个特定波长的光，其它波长的光则以较低的损耗通过。这种结构的合波分波器在道数目较小时具有很好的性能指标。但由于是用分立器件串联构成的，在通道数目大时封装难度和成本增加，且后面通道的插入损耗也是一个问题。Bragg光栅式的合波分波器的工作原理与结构与薄膜滤波片相似，也是串联的模，因此虽然有很好的器件性能，但在大通道数时也会遇到封装和成本的问题。体光栅则是由传统的光谱仪发展而来。在通道间隔(即分辨率)、窜扰等方面具非常好的表现。但由于在通道间隔减小时，体积会迅速增大、器件对外界的抗干扰力差。阵列波导光栅(AWG)和刻蚀光栅(EDG)是采用了半导体加工工艺制作的集成平面光波导器件。同集成电路一样，集成平面光波导器件在可靠性，缩小器件尺寸，降低成本方面有优异的表现。但以上制作合波分波器的技术多用于光纤通信领域内光信息传输问题，其传输波长多集中于0.8～2.0微米的近红外波段，还未见基于可见光特殊波长的合波分波器存在。 

另一方面，传统的激光雷达对地观测技术多采用单波长激光发射与接收，随着该技术的发展应用，单波长激光雷达系统已不能满足其在对地观测特别是植被监测中的应用要求。近年来，多波长激光雷达技术的发展，有望将激光雷达在对地观测中的应用推上一个新的高度。其中，基于植被探测的多波长激光合波分波技术是关键问题之一。合波的主要任务是将多路选定的植被探测特殊波长的激光以低损耗、高效率的方式合成为一束光路输出并能够保持在较远距离处仍具有很高凝聚度，从而保证这多个波长的激光反应的是同一个探测点的光谱信息。同时，还可以实现多路激光与接收望远镜的同轴发射，提高系统探测的精度。分波的主要任务是将望远镜接收到的激光后向散射多路回波分离成只包含若干个特定波长的激光信号，继而在多通道接收器中进行后续处理。 

目前存在的分波、合波器难以应用到对地观测多波长激光雷达系统中的原因在于： 

1.波长范围不合适。目前的合波分波器主要应用对象为光纤通信，其他波长传输范围为0.8～2.0微米，而对地观测多波长激光雷达系统的探测波长包含可见光波段的绿光、红光及近红外波段（0.7微米左右）等植被“绿边”、“红边”特殊波长，这些波长大多与植被色素含量、氮含量、水分含量等生化指标相关，是植被探测中不可或缺的波段。 

2.光栅合波分波器存在通道窜扰大、偏振相关性高等问题；普通的分立式薄膜滤波片合波分波器可以解决上述问题，但同时又存在多级串联时损耗大的问题。多波长激光雷达系统是一种强激光发射、弱信号检测技术，损耗过大会导致系统信噪比过低，严重影响探测精度。 

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于植被探测特殊波长的多波长对地观测激光雷达系统的合波分波器。 

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案： 

一种植被探测多波长对地观测激光雷达系统的合波分波器，包括：合波器、分波器和底板，所述的合波、分波器均安装于所述的底板上； 

作为优选，所述的合波器包括：第一激光准直器、第二激光准直器、第三激光准直器、第四激光准直器、第一镀铝膜全反射镜、第二镀铝膜全反射镜、第三镀铝膜全反射镜、第四镀铝膜全反射镜、第五镀铝膜全反射镜、第六镀铝膜全反射镜、第七镀铝膜全反射镜、第八镀铝膜全反射镜、第九镀铝膜全反射镜、第十镀铝膜全反射镜、第十一镀铝膜全反射镜、第十二镀铝膜全反射镜、第十三镀铝膜全反射镜、第一薄膜滤波片、第二薄膜滤波片、第三薄膜滤波片； 

外部红光激光器输出端与所述的第一激光准直器的输入端相连，所述的第一激光准直器的输出端与所述的第一镀铝膜全反射镜的输入端相连，所述的第一镀铝膜全反射镜的输出端与所述的第二镀铝膜全反射镜的输入端相连，所述的第二镀铝膜全反射镜的输出端与所述的第一薄膜滤波片的输入端相连；