[发明专利]用在激光雷达中的分离光学系统

说明书

本发明公开了一种用在激光雷达中的分离光学系统，分离光学系统的组成，光学系统包括激光整形发射光学系统、接收光学系统，发射光学对半导体激光器进行光束整形，并将发散角准直至15mrad；接收光学收集对方端机发射的激光信号会聚到探测器，并对背景光进行光谱滤波；本发明提供的用在激光雷达中的分离光学系统，采用发射光学和接收光学分别置于电机的上面和下面，构成分离的光学系统，能够把发射激光和接收激光分离开。

技术领域

本发明涉及属于激光雷达领域，是一种用在激光雷达中的分离光学系统。

背景技术

光学系统是激光雷达中重要的组成部分，一般由发射光学和接收光学两部分组成，发射光学完成对激光光束的准直，按照一定的发散角发射出去。接收光学实现 对回波激光的汇聚，使激光信号进入APD探测器面上。传统的激光雷达的光学系统 一般采用集成在一起，随着电机伺服机构一起完成对目标的测量。传统的激光雷达 光学系统容易受到自身窗口的影响，在近距离条件下产生干扰。而本申请方案采用 分离的光学系统，发射光学和接收光学分别位于电机的上面和下面，可以有效解决 近距离的回波干扰。目前的集成式激光雷达光学系统容易造成近距离的激光干扰， 使整个激光雷达测距范围受到影响，本申请方案提出的分离式光学系统则可以避免 激光回波干扰。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种用在激光雷达中的 分离光学系统，解决传统激光雷达近距离激光干扰，其中，具体技术方案为：

分离光学系统的组成，光学系统包括激光整形发射光学系统、接收光学系统， 发射光学对半导体激光器进行光束整形，并将发散角准直至15mrad；接收光学收集 对方端机发射的激光信号会聚到探测器，并对背景光进行光谱滤波。

上述的用在激光雷达中的分离光学系统，其中：

光学系统方案：

√发射光学系统

发射光源采用带尾纤输出的激光器，激光在光纤芯层经多次发射，充满光纤数 值孔径角度范围，光强近高斯型分布；

√接收光学系统

根据光学系统输入技术指标要求，常用的接收光学系统结构型式包括开普勒 式、伽利略式以及折反射式光学系统结构，由于伽利略式光学筒长短，体积轻，光 学系统像差小，符合设备对体积重量的要求，故选用该结构型式，该结构型式包括 接受主镜、接受次镜、滤光片、聚光镜；

√滤光片参数

为了提高信噪比，截止噪声信号，接收光路中需要添加窄带滤光片；

滤光片的透过波长随入射角漂移的理论和实验曲线与如下经验公式相符：

式中：

λ_D—设计波长；

λ_θ—入射角为θ时最大透射率波长，单位rad；

k—常数，k值取决于膜层数、各层折射率和色散，取值范围为0.09～0.28，由 膜系的具体设计和工艺条件决定；

窄带滤光片透射率与波长的关系可用高斯曲线来模拟：

式中：

T₀—最大透射率；

λ_m—最大透过率波长；

σ_λ—以波长为单位的平均偏差；

设定半波带宽为令T_λ＝T₀，经理论推导，其半波带宽：