[发明专利]一种SAL视场信号的收入光纤装置

说明书

本发明提供了一种SAL视场信号的收入光纤装置，包括：接收主镜、光纤收入装置和目标光纤，激光视场信号经所述接收主镜透射后入射至所述光纤收入装置，所述光纤收入装置将所述激光视场信号全部收入所述目标光纤。本发明通过微透镜阵列与准直器阵列，或者微透镜阵列与光纤阵列和合束器阵列的组合，可使接收系统在大口径条件下实现宽视场激光信号全部收入光纤，其无需大量的探测器，降低了系统的复杂性；在实现宽视场激光信号收入光纤的同时，还可灵活实现视场信号分割。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种SAL(Synthetic Aperture Lidar，合成孔径激光雷达)视场信号的收入光纤装置。

背景技术

激光雷达的接收视场，主要由接收望远镜口径，探测器/探测器组光敏面尺寸、接收口径D与焦距f比决定。口径焦距比越大，光学系统的设计难度越大，按照目前光学接收系统的设计能力，要实现D/f＝1的光学系统，即口径为焦距的1倍，设计难度较小；要实现D/f＝2的光学系统，即口径为焦距的2倍，设计难度较大。

在此基础上，激光雷达的接收视场，就转化为由接收望远镜口径和探测器/探测器组光敏面尺寸决定，接收视场与探测器光敏面尺寸成正比，与接收口径成反比。

为保证激光雷达具有较远的作用距离，一般需将接收望远镜的尺寸设计得较大，以获得较多的回波信号能量，此时激光雷达的视场主要决定于探测器光敏面的尺寸。由于目前常用的探测器光敏面尺寸一般较小，激光雷达的接收视场也较小，目前基于一个探测器的激光雷达的接收视场通常约为1mrad。

为解决激光信号宽视场接收问题，现阶段激光雷达多采用面阵或线阵探测器的接收方式扩大接收视场，这种接收方式具备高的空间角分辨率，但由于需使用光电探测器阵列和多个通道信号处理，数据量较大，技术实现复杂，成本较高。

以侧视工作模式为主的合成孔径激光雷达，其获得观测的图像在斜距离和运动速度方向，为形成较大的幅宽，需要雷达能实现宽视场接收，但不要求具有高的空间角分辨率，具备采用一个光电探测器或少量探测器实现激光雷达宽视场接收的使用条件。

若接收激光信号能收入光纤，则合成孔径激光雷达相干探测所需的混频及后续信号处理在结构实现上就较为简单。由于光纤的数值孔径较小，在宽视场条件下将激光收入光纤比较困难。对合成孔径激光雷达，其相干探测所需的混频需利用单模保偏光纤实现，单模保偏光纤的数值孔径更小，其在宽视场条件下将激光收入光纤难度更大。

由此可见，本领域亟需研究一种在大接收口径条件下合成孔径激光雷达宽视场信号收入光纤的装置。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种SAL视场信号的收入光纤装置。

(二)技术方案

本发明提供了一种SAL视场信号的收入光纤装置，其特征在于，包括：接收主镜、光纤收入装置和目标光纤；其中，激光视场信号经所述接收主镜透射后入射至所述光纤收入装置，所述光纤收入装置将所述激光视场信号全部收入所述目标光纤。

优选地，所述光纤收入装置包括微透镜阵列21和N×M个光纤准直器组成的N行M列准直器阵列，所述微透镜阵列21位于所述接收主镜的像面处，所述N行M列准直器阵列中的每一个光纤准直器均对应一根目标光纤，光纤准直器与其对应的目标光纤位置匹配，其中，N、M为自然数。

优选地，所述激光视场信号经所述接收主镜11透射后入射至所述微透镜阵列表面，经所述微透镜阵列21后变为近似平行光并入射至所述N行M列准直器阵列，所述N行M列准直器阵列中的每一个光纤准直器将入射至其中的光线汇聚至其对应的目标光纤，实现激光视场信号的光纤收入。

优选地，在所述微透镜阵列21和N行M列准直器阵列之间设置一光阑。