[发明专利]激光测距收发共光路的后向散射规避装置及方法

权利要求书

1.一种激光测距收发共光路的后向散射规避装置，包括光学组件(20)，其特征在于，激光沿光路自发射端经所述光学组件(20)进入望远镜系统，并经该望远镜系统发射至一待测物体，该待测物体反射激光回波，或发生后向散射，分别形成第一光轴(I)和第二光轴(II)，所述光学组件(20)均沿该两光轴依次排布，从发射端沿第一光轴(I)依次排布有二分之一波片(1)、第一偏振片(2)、第一电光开关(3)和第二偏振片(4)，沿激光回波或后向散射的光路走向在第二光轴上依次排布有全反镜(5)、第二电光开关(7)和第三偏振片(8)。

2.根据权利要求1所述的激光测距收发共光路的后向散射规避装置，其特征在于，所述第一偏振片(2)、第二偏振片(4)、第三偏振片(8)及所述全反镜(5)彼此平行设置。

3.根据权利要求1所述的激光测距收发共光路的后向散射规避装置，其特征在于，第二偏振片(4)经第一偏振片(2)反射至第三偏振片(8)的光程与第二偏振片(4)经全反镜(5)反射至第三偏振片(8)的光程相等。

4.根据权利要求1所述的激光测距收发共光路的后向散射规避装置，其特征在于，所述第一偏振片(2)、第二偏振片(4)、第三偏振片(8)及所述全反镜(5)与所述二分之一波片(1)的夹角等于偏振片(2、4、8)偏光轴的角度。

5.根据权利要求4所述的激光测距收发共光路的后向散射规避装置，其特征在于，所述偏振片(2、4、8)偏光轴的角度为布儒斯特角。

6.根据权利要求1所述的激光测距收发共光路的后向散射规避装置，其特征在于，所述第一电光开关(3)和第二电光开关(7)分别包括中心的电光晶体(31、71)和外环的环形磁铁(32、72)，所述电光晶体(31、71)两端在工作时加载高压脉宽，所述高压脉宽的高压大小为对应激光波长和电光晶体(31、71)的半波电压。

7.根据权利要求6所述的激光测距收发共光路的后向散射规避装置，其特征在于，所述第一电光开关(3)和第二电光开关(7)的电光晶体(31、71)两端均与一个高压与时延控制器6电连接。

8.根据权利要求6所述的激光测距收发共光路的后向散射规避装置，其特征在于，所述高压脉宽的作用时间的范围从几个纳秒至几十纳秒，作用时间的精度为纳秒级。

9.根据权利要求6所述的激光测距收发共光路的后向散射规避装置，其特征在于，所述第一电光开关(3)和第二电光开关(7)的电光晶体(31、71)两端面均镀有与激光波段一致的增透膜；所述二分之一波片(1)两表面，所述第一偏振片(2)、第二偏振片(4)、第三偏振片(8)两表面均镀有与激光波段一致的增透膜；所述全反镜(5)为45°全反镜且镀有与激光波段一致的增反膜。

10.根据权利要求1所述的激光测距收发共光路的后向散射规避装置，其特征在于，还包括箱体(10)，所述光学组件(20)均位于所述箱体(10)内，所述箱体(10)的侧板上分别设有激光发射口(91)、激光回波口(92)和望远镜端口(93)；所述激光发射口(91)和激光回波口(92)分别与二分之一波片(1)和第三偏振片(8)对齐；望远镜端口(93)与第二偏振片(4)对齐。

11.一种激光测距收发共光路的后向散射规避方法，其特征在于，包括：

步骤S1：将一激光脉冲发射至权利要求1所述装置的发射端，并保持其第一电光开关(3)和第二电光开关(7)不工作，使该激光透过二分之一波片(1)转换为第一偏振方向的光并沿第一光轴(I)依次透射穿过第一偏振片(2)、第一电光开关(3)和第二偏振片(4)，进入望远镜系统，并经该望远镜系统发射至一待测物体，该待测物体反射激光回波，同时激光脉冲在大气传输中发生后向散射；

步骤S2：在激光脉冲发射完毕后到预期的激光回波时刻前，保持所述第一电光开关(3)和第二电光开关(7)不工作，使得后向散射光经所述望远镜系统返回所述激光测距收发共光路的后向散射规避装置，该返回入射光的第一偏振方向的部分沿第一光轴(I)依次透过所述第二偏振片(4)、第一电光开关(3)、第一偏振片(2)直至激光发射端，而与第一偏振方向垂直的第二偏振方向的部分则经所述第二偏振片(4)、全反镜(5)连续反射，然后透射穿过第二电光开关(7)，随后经第三偏振片(8)反射而偏离第二光轴(II)；

步骤S3：在预期的激光回波时刻附近，开启所述第一电光开关(3)和第二电光开关(7)，使得激光回波经所述望远镜系统返回所述激光测距收发共光路的后向散射规避装置，该返回入射光的第一偏振方向的部分，透过所述第二偏振片(4)，再透过工作的第一电光开关(3)转换为第二偏振方向的光，随后经第一偏振片(2)与第三偏振片(8)连续反射，最终沿第二光轴(II)入射至一单光子探测器，该返回入射光的第二偏振方向的部分则依次经所述第二偏振片(4)和全反镜(5)反射，随后沿第二光轴II传播，经第二电光开关(7)转换为第一偏振方向的光，最终透过第三偏振片(8)入射至所述探测器；

步骤S4：在步骤S3所述探测器完成所述激光回波的测量后，关闭第一电光开关(3)和第二电光开关(7)，使得返回的入射光重复步骤S2所述的光路传播。