[发明专利]合成孔径激光成像雷达多孔径光学发射天线系统

说明书

技术领域

本发明涉及合成孔径激光成像雷达，特别是一种合成孔径激光成像雷达的多孔径光学发射天线系统。 

背景技术

合成孔径激光成像雷达（SAIL）的原理思想取自于微波合成孔径雷达（SAR），理论上可以在几千公里作用距离上实现厘米量级分辨率。由于激光光源的高相干性，SAIL不可避免的会受到激光散斑效应的影响。散斑效应对合成孔径激光成像雷达的影响主要表现在影响了光学外差探测信噪比并影响SAIL目标分辨率的成像。 

参考下列文献： 

（1）Robert L.Lucke and J.Rickard.Photon-limited synthetic-aperture imaging for planet surface studies[J].Appl.opt.,2002,41(24):5084～5095 

（2）刘立人.合成孔径激光成像雷达(VI):时空散斑效应和外差探测信噪比[J].光学学报，2009，29(08)：2326～2332 

（3）R.L.Lucke,L.J.Rickard,M.Bashkansky et al..Synthetic aperture ladar(SAL):fundamental theory,design equations for a satellite system,and Laboratory Demonstration,Washington:Naval Research Laboratory,(2002) 

（4）周煜,许楠,栾竹等.尺度缩小合成孔径激光雷达的二维成像实验[J].光学学报，2009，29(07)：2030～2032 

（5）刘立人.基于散斑抑制的合成孔径激光成像雷达的结构和工作模式[J].光学学报，2011，31(10)：1028001-1～9 

（6）Liren Liu.Coherent and incoherent synthetic aperture imaging ladars and laboratory-space experimental demonstrations[invited]Appl.Opt.2013,52(4):579～599 

在上述相关文献[1]中，美国海军实验室首先提出空间变化的散斑场引起探测光子总数的变化，从而引起光学外差探测信噪比的改变。国内文献[2]提出随时间空间变化的散斑这一概念，研究了时空散斑效应对光学外差探测信噪比的影响。在已报 道的SAIL成像实验[3][4]表明，散斑效应严重影响了成像质量。SAIL在距离向通常采用线性调频啁啾激光脉冲作为发射源，通过脉冲压缩技术获得距离向分辨率；在方位向通过匹配滤波图像算法，获得方位向分辨率。由于散斑效应在成像数据收集过程中引入随机振幅随机及相位，使得目标点回波的附加相位和振幅波动，进而影响SAIL的成像。因此，研究抑制合成孔径激光成像雷达中散斑效应的方法具有重要意义。 

发明内容

本发明的目的在于提出一种合成孔径激光成像雷达的多口径光学发射天线系统，该系统在保持接收天线外差接收视场较大的基础上，减弱目标回波的激光散斑效应，从而减小合成孔径激光成像雷达中散斑效应对成像的影响。 

本发明的技术解决方案如下： 

一种合成孔径激光成像雷达的多口径光学发射天线系统，特征在于其构成包括依次排列的啁啾激光器、光纤分束整形单元和孔径光阑。所述的光纤分束整形单元依次由第一级光纤分束器，第二级光纤分束器，四个光纤准直器构成，在所述的孔径光阑3上面开设了四个相同的子孔径，所述的四个光纤准直器分别与所述的孔径光阑中四个孔径同轴，光纤准直器出射光斑直径略大于发射孔径对角线的长度。 

所述的孔径光阑两个相邻子孔径的间隔D_out与目标分辨单元决定的接收面激光散斑平均尺寸S_speckle相等，即D_out＝S_speckle，根据散斑理论，其中λ为激光波长，d_resolution为目标分辨单元尺度，z为雷达作用距离。 

本发明的技术效果：