[发明专利]一种星载激光雷达探测器校准系统

说明书

一种星载激光雷达探测器校准系统，用于实现对探测器灵敏度、线性度和时间响应的校准；利用积分球将LED发出的强度较低、工作稳定且强度容易调节的光转变为与角度无关的光，将积分球内与角度无关的光经过耦合透镜耦合到光纤中，光纤中的光再经过准直镜，形成易于进行光路搭建的准直光，将准直光使用光纤分束器分路后进行衰减并引入各个探测器，实现灵敏度和线性度的校准；探测器时间响应的校准需要响应时间超快的光源，激光器能够产生ns级宽度的窄脉冲，使用产生ns级的激光器可以方便的提取出探测器的时间响应信息，实现时间响应的校准。

技术领域

本发明涉及一种星载激光雷达探测器校准系统，适用于星载激光雷达探测器灵敏度、线性度及时间响应的校准。

背景技术

探测器是把需要测量的光信号转变为电信号的光电器件，其在激光雷达系统中具有十分重要的地位，在构建激光雷达系统时必须对使用的探测器进行校准。在激光雷达使用时，探测器在空间环境下长期运行，由于受到空间外部环境和探测器自身寿命等因素的影响，探测器的性能会下降，也必须进行定期校准。对于激光雷达上使用的探测器，其灵敏度、线性度和时间响应等参数都需要进行校准。

发明内容

本发明解决的技术问题：针对星载激光雷达探测器在空间环境下长期运行时，受空间外部环境和探测器自身寿命等因素影响导致的探测器性能下降的情况，提供一种星载激光雷达探测器校准系统，实现探测器灵敏度、线性度和时间响应的校准。

本发明的技术方案：一种星载激光雷达探测器校准系统，包括光源模块、光传输模块、衰减模块及探测器模块；从光源模块发出的光进入光传输模块，在光传输模块内进行准直和滤波，再经衰减模块衰减后进入探测器模块；在探测器模块中完成校准任务。

所述的衰减模块包括多片不同衰减系数的衰减片，用于保证输入到探测器的光强大小和光强范围满足校准需求。

所述的衰减片为5％楔形玻璃片。

所述的光传输模块包括耦合透镜、多模光纤、分束器、准直镜、滤光片和可变全反射镜；耦合透镜将光耦合进多模光纤，经过多模光纤传输后由分束器分束成多路，每一路的光经过准直镜准直和滤光片滤光后，由可变全反射镜将光反射进入探测器。

所述的探测器模块包括待校准探测器及功率计；校准中使用可变全反射镜和功率计测量入射到探测器的光强度，并使用分束器对光路进行分路实现多个探测器的同时校准。

所述待校准探测器搭建在对外部光屏蔽作用很好的黑箱中，黑箱上开有豁口。

所述的校准任务包括灵敏度、线性度的校准，以及时间响应的校准。

当完成灵敏度、线性度的校准任务时，所述的光源模块包括LED和积分球，LED输出强度较低、工作稳定且强度容易调节的光，积分球将LED输出的光转变为与角度无关的光。

当完成时间响应的校准任务时，所述光源模块为窄脉冲激光器。

本发明的优点在于：

(1)本发明中光源模块中使用的LED发光强度较低、工作稳定且强度容易调节，LED发出的光经积分球后转变为与角度无关的光，非常适合作为探测器灵敏度、线性度校准的光源；探测器时间响应校准使用窄脉冲激光器作为光源模块，激光器产生的窄脉冲上升时间较短，能够方便的提取出探测器的时间响应信息，满足探测器时间响应校准对光源的特殊要求；

(2)本发明中光路传输模块、衰减模块及标准功率计保证了系统的校准精度，通过使用光纤分束器实现多个探测器的同时校准，简化了系统的结构，提高了校准效率；

(3)本发明提出的基于积分球和窄脉冲激光器的星载激光雷达探测器校准系统效果理想，性能稳定，校准精度高，校准系统光路简单，结构紧凑，占用空间小，是星载激光雷达探测器校准的最佳选择。

附图说明