[发明专利]一种基于时分‑波分复用的瑞利‑钠激光雷达集成方法和系统

权利要求书

1.一种基于时分-波分复用的瑞利-钠激光雷达集成系统，其特征在于，该系统包括：

532nm波长的瑞利激光雷达激光器(1)，589nm波长的钠激光雷达激光器(3)，第一扩束镜(2)，第二扩束镜(4)，望远镜(5)，光纤(6)，准直器(7)，第一色分棱镜(8)，第一全反镜(11)，第一窄带滤波片(9)，第二全反镜(13)，第二窄带滤波片(12)，第二色分棱镜(10)，耦合镜(14)，光电探测器(15)，双触发双寄存数据采集卡(16)，信号发生器(17)，计算机(18)；

其中，532nm波长的瑞利激光雷达激光器输出532nm波长的激光，589nm波长的钠激光雷达激光器输出589nm波长的激光；信号发生器(17)的信号输出A端分别与532nm波长的瑞利激光雷达激光器(1)和双触发双寄存数据采集卡(16)的触发端口A相连；信号发生器(17)的信号输出B端分别与589nm波长的钠激光雷达激光器(3)和双触发双寄存数据采集卡(16)的触发端口B相连；所述532nm波长的瑞利激光雷达激光器(1)及589nm波长的钠激光雷达激光器(3)分别对应的与第一扩束镜(2)及第二扩束镜(4)相连；

望远镜(5)接收端接收第一扩束镜(2)及第二扩束镜(4)的后向散射信号，其输出端通过光纤(6)与准直器(7)相连；该准直器(7)的输出端与第一色分棱镜(8)相连；其中，第一扩束镜(2)及第二扩束镜(4)的后向散射信号分别为532nm波长的激光产生的瑞利信号及589nm波长的激光产生的钠共振荧光信号；

532nm波长的激光产生的瑞利信号经第一色分棱镜(8)透射后，传输光路中依次设有第一窄带滤波片(9)和第二色分棱镜(10)；589nm波长的激光产生的钠共振荧光信号经第一色分棱镜(8)反射后，传输光路中依次设有第一全反镜(11)、第二窄带滤波片(12)、第二全反镜(13)与第二色分棱镜(10)；

532nm波长的激光产生的瑞利信号通过该第二色分棱镜(10)透射，589nm波长的激光产生的钠共振荧光信号经第二色分棱镜(10)反射，这两种信号均经耦合镜(14)耦合在光电探测器(15)上；

该双触发双寄存数据采集卡(16)的数据采集端与该光电探测器(15)相连，数据输出端与计算机(18)相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

第一色分棱镜(8)将532nm波长的激光产生的瑞利信号和589nm波长的激光产生的钠共振荧光信号在空间光路上分开，使用第一窄带滤波片(9)和第二窄带滤波片(12)分别滤除532nm波长的激光产生的瑞利信号和589nm波长的激光产生的钠共振荧光信号的背景噪声；通过使用第二色分棱镜(10)将532nm波长的激光产生的瑞利信号和589nm波长的激光产生的钠共振荧光信号并入同一光路，经耦合镜(14)聚焦到光电探测器(15)上。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述光纤(6)为大口径多模光纤，光纤内径为1.5mm；所述光电探测器(15)的有效元直径为5mm。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述双触发双寄存数据采集卡(16)包含两个寄存器，记为RAM A与RAM B，用于分别实时存储从光电探测器(15)中采集到的532nm波长的激光产生的瑞利信号及589nm波长的激光产生的钠共振荧光信号；具体的实施步骤为：

光电探测器(15)输出的电信号经双触发双寄存数据采集卡(16)输入端口输入双触发双寄存数据采集卡(16)后，经双触发双寄存数据采集卡(16)内部的信号前置处理电路P进行放大和处理，暂存在FIFO先入先出寄存器中，双触发双寄存数据采集卡(16)触发端口A或B中的触发信号对ASIC特定用途集成电路累加器进行触发，使ASIC将FIFO中的数据有选择性的保存在RAM A或者RAM B中；通过信号发生器(17)对双触发双寄存数据采集卡(16)周期性的触发，通过时分复用技术，实现532nm波长的激光产生的瑞利信号和589nm波长的激光产生的钠共振荧光信号的累加；当累加结束后，RAM A和RAM B中的数据通过双触发双寄存数据采集卡(16)的输出口输入到计算机(18)内保存。