[发明专利]一种基于波分复用的多波长激光雷达

说明书

本发明公开了一种基于波分复用的多波长激光雷达，属于激光雷达系统领域。本发明主要包括多波长激光器、光学分束器、环形器、分光器、密集波分复用器、信号探测器和数据采集卡。本发明利用多波长激光器发射多波长信号到达待测目标，通过计算待测目标反射回的多波长信号激光与本地多波长激光之间的时间差，可绘制出含有目标物体信息的三维图像。相对于传统的激光雷达结构，测量精度更高，稳定性更好，结构更加紧凑。

技术领域

本发明公开了一种基于波分复用的多波长激光雷达,属于激光雷达系统领域。

背景技术

激光雷达是一种通过探测远距离目标的散射光特性来获取目标信息的光学遥感技术。随着超短脉冲激光技术、高灵敏度的信号探测和高速数据采集系统的发展和应用，激光雷达以它的高测量精度、精细的时间分辨率和空间分辨率以极大的探测跨度而成为一种重要的主动遥感工具。

激光雷达由于单色性好、方向强、想干型好、体积小等特点，在很多方面都具有广泛应用。例如，在气象领域的应用，可以用来测量气溶胶、云、雾、能见度、空气风场、温室气体、污染气体、温度和湿度的变化，精确地实时数据不仅是飞行的保障，而且能为研究大气变化、天气预报和建立正确的大气模型提供数据，对全球长远气候变化和全球碳循环的认知和预测有重要的指导意义。大气垂直尺度的风场、海洋风场、平流层的风场，无论从民用还是军用的角度，都有着极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于设计了一种基于波分复用的多波长激光雷达，激光雷达的激光散射信号被接收器收集，经过光电转换，最后有信号监测与处理系统分析和处理，得到所需的探测目标的参数的过程信息，通过该激光雷达实现更多的待测目标的信息检测。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种基于波分复用的多波长激光雷达，所述的多波长激光雷达由多波长激光器(1)，光学分束器(2)，环形器(3)，分光器(4)，波分复用器(5)，光电探测器(6)，数据采集卡(7)和计算机(8)组成。

多波长激光器(1)射出的激光经过光学分束器(2)分为两束，一束作为本振，另一束进入环形器(3)的1口，从环形器(3)的2口出射，环形器(3)的2口与分光器(4)相连，多波长激光利用分光器(4)的分光作用，五个波长分别同时向待测目标发射激光，根据待测目标反射和散射回的信号再次经过分光器利用光路可逆原理，将五个波长的激光合束，回波信号经过环形器(3)的3口进入密集波分复用器(5)进行分束，五个波长的光分别与本振光进行拍频，后经过光电探测器(6)实现光电信号的转换，电信号进入数据采集卡(7)中，数据采集卡(7)中的数据经过计算机(8)进行处理，通过计算待测目标反射回的多波长信号激光与本地多波长激光之间的时间差，绘制出含有目标物体信息的三维图像。

所选用的多波长激光器(1)是固体激光器、半导体激光器、光纤激光器、气体激光器或拉曼激光器。多波长激光器(1)的波长范围可以从紫外到红外。

多波长激光器(1)的输出波长是五种，分别是1550nm，1550.4nm，1550.8nm，1550.12nm，1550.16nm。

所述环形器(3)的中心波长λ的范围为700nm≤λ≤2000nm。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

1、本发明利用多波长激光器作为光源的激光雷达可以实现多波长发射，对多波长的回波信号进行采集，可以获得更多的待测目标的信息，因此实验数据更全面可靠。

2、本发明利发射信号与接收信号同路，简化了激光雷达的体积，式结构更加紧凑，费用大大降低。

3、本发明设计简单、结构紧凑，易于实现产业化。

附图说明

图1为激光雷达的一般原理方框图。

图2为多波长激光雷达的原理图。