[发明专利]激光雷达光学接收装置

权利要求书

1.一种激光雷达光学接收装置，包括望远镜(1)、视场光阑(2)、准直透镜(3)、1/2波片(4)、转动电机(5)、电光晶体(6)、偏振器(7)、窄带滤光片(8)、聚焦透镜(9)、光电探测器(10)、高压电源(11)和电机伺服控制系统(12)，其特征在于沿所述的望远镜(1)输出光方向依次是视场光阑(2)、准直透镜(3)、1/2波片(4)、转动电机(5)、电光晶体(6)、偏振器(7)、窄带滤光片(8)、聚焦透镜(9)和光电探测器(10)，高压电源(11)的两极与所述的电光晶体(6)的两端相连，电机伺服控制系统(12)与所述的转动电机(5)相连，所述的视场光阑(2)位于望远镜(1)的焦点位置，通过胶粘的方式将所述的1/2波片(4)胶粘在所述的空心式转动电机(5)上，所述的1/2波片(4)的几何中心和转动电机(5)轴线重合。

2.根据权利要求1所述的激光雷达光学接收装置，其特征在于所述的望远镜(1)物镜和目镜表面镀有与激光光源波长相符的高反射率介质膜，且其F数大于5。

3.根据权利要求1所述的激光雷达光学接收装置，其特征在于所述的准直透镜(3)的表面镀有与激光光源波长相应的增透介质膜。

4.根据权利要求1所述的激光雷达光学接收装置，其特征在于所述的1/2波片(4)表面镀有与激光光源波长相符的增透介质膜。

5.根据权利要求1所述的激光雷达光学接收装置，其特征在于所述的电光晶体(6)表面镀有与激光光源波长相符的增透介质膜。

6.根据权利要求1所述的激光雷达光学接收装置，其特征在于所述的窄带滤光片(8)表面镀有与激光光源波长相符的增透介质膜，且其入射角度θ满足如下关系：

θ≤arcsin(1-(λθλ0)2·N*Nθ)]]>

其中：θ为光束的入射角度；λ_θ为光束入射角为θ时，窄带滤光片(8)的中心波长；λ₀为光束入射角为0°时，窄带滤光片(8)的中心波长；Ne为空气折射率，一般取1；N^*为窄带滤光片(8)的折射率。

7.根据权利要求1所述的激光雷达光学接收装置，其特征在于所述的聚焦透镜(9)的表面镀有与激光光源波长相符的增透介质膜。

8.根据权利要求1所述的激光雷达光学接收装置，其特征在于该装置的实现方法包括下列步骤：

①分别旋转偏振器(7)和1/2波片(4)，使偏振器(7)的起偏方向和1/2波片(4)的快轴或慢轴与线偏光的偏振方向垂直，并将该位置设定为1/2波片的初始位置，望远镜(1)接收到的回波光强为I₀；

②近场测距，当1/2波片(4)沿初始位置旋转角度α时，出射光偏振方向与起偏方向夹角为(90°-2α)，电光晶体(5)上不加电压，经电光晶体(5)的线偏光偏振状态不发生改变，此时经偏振器(7)出射的光强为I₁＝I₀·cos(90°-2α)；偏振光通过窄带滤光片(8)对背景光进行带通滤光，最后经过聚焦透镜(9)将信号光聚焦在光电探测器(10)上进行探测；

③远场测距，由于1/2波片(4)沿初始位置旋转α角度，经1/2波片(4)后，出射光偏振方向与起偏方向夹角仍为(90°-2α)，电光晶体(5)上加V_λ/2电压，光沿光轴方向通过电光晶体(5)，o光和e光产生π相位差，合成后偏振面相对于入射光旋转90°，此时经偏振器(7)出射的光强为I₂＝I₀·cos(2α)，调制后的偏振光通过窄带滤光片(8)对背景光进行带通滤光，最后经过聚焦透镜(9)将信号光聚焦在光电探测器(10)上进行探测；

④激光雷达光学接收装置的分光比γ与1/2波片(4)沿初始位置旋转角度α之间的关系为：

通过电机伺服控制系统(12)控制转动电机(5)带动1/2波片(4)旋转，从而实现激光雷达光学接收装置远场和近场分光比γ的在线调整。