[发明专利]一种远距离微弱信号的探测装置

说明书

本发明公开了一种远距离微弱信号的探测装置，包括：同步控制模块、脉冲激光装置、偏振态编码器、发射光学器，接收光学器、三个分光器、全反射镜、检偏器、四分之一波片、二分之一波片、第一单光子探测器Gm‑APD、第二第一单光子探测器Gm‑APD、第三单光子探测器Gm‑APD、第四单光子探测器Gm‑APD和同步信号处理器；脉冲激光装置包括：光源，依次与光源连接的透镜、腔镜、激光介质和耦合镜，光源还连接有驱动电路和温控电路。通过温控电路和驱动电路为光源提供高精度的驱动电路和温度控制，进一步提高了整个系统探测结果的准确度。另一方面，利用本发明提供的增益介质，使得发射出的光工作更加稳定、可靠，且实现了远距离微弱信号的高精度探测。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，更具体的说是涉及一种远距离微弱信号的探测装置。

背景技术

激光雷达远距离微弱信号的探测一直都是一个技术难题，百公里甚至千公里小目标回波信号十分微弱，甚至平均每个回波脉冲不足一个光子，这是传统激光雷达无法响应的。单光子探测技术的出现极大的提高了激光雷达探测灵敏度，但是却只能响应信号的有无，不能响应信号的强度。

伴随着科学技术的发展，光子探测技术逐渐成熟，它以Gm-APD等新型器件作为探测器，使得探测系统具有单光子响应灵敏度，响应灵敏度要远高于其他传统探测器，光子探测技术为空间小目标探测提供了新的希望，但是目前光子探测技术仍然只能给出目标的距离信息，无法给出目标的强度、偏振等其他信息。

因此，如何提供一种远距离微弱信号的探测是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种远距离微弱信号的探测装置，实现了超高灵敏度的远距离微弱信号的探测。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种远距离微弱信号的探测装置，包括：同步控制模块、脉冲激光装置、偏振态编码器、发射光学器，接收光学器、三个分光器、全反射镜、检偏器、四分之一波片、二分之一波片、第一单光子探测器Gm-APD、第二第一单光子探测器Gm-APD、第三单光子探测器Gm-APD、第四单光子探测器Gm-APD和同步信号处理器；

其中，脉冲激光装置包括：光源，依次与光源连接的透镜、腔镜、激光介质和耦合镜，光源还连接有驱动电路和温控电路，其中，光源和同步控制模块相连，耦合镜与偏振态编码器连接；驱动电路和温控电路分别为光源提供驱动控制；光源在驱动电路和温控电路的作用下的发射光通过透镜依次入射到腔镜和激光介质中；之后经过耦合镜输出；其中，光源的发射谱和激光介质的吸收谱相匹配；激光介质中同时掺入增益离子和饱和吸收体；耦合镜表面镀有光学膜；

同步控制模块产生同步信号驱动脉冲激光装置，在脉冲激光装置产生高保偏度的脉冲信号的同时，同步控制模块将同步信号输出至偏振态编码器3，偏振态编码器将脉冲信号进行水平、垂直、对角和反对角伪随机的脉冲序列调制，调制后的激光经过发射光学器的准直扩束照射目标，目标的回波信号入射至接收光学器，接收光学器对回波信号进行聚焦收集，然后通过三个分光器将回波信号分为四路信号，一路信号经过全反射镜的反射后入射至第一单光子探测器Gm-APD，第一单光子探测器Gm-APD对一路信号进行探测，二路信号经过检偏器的起偏后入射至第二单光子探测器Gm-APD，第二单光子探测器Gm-APD对二路信号进行探测，三路信号经过四分之一波片的透射和检偏器的起偏后入射至第三单光子探测器Gm-APD，四路信号经过二分之一波片的透射和检偏器的起偏后入射至第四单光子探测器Gm-APD；

同步信号处理器根据第一单光子探测器Gm-APD、第二单光子探测器Gm-APD、第三单光子探测器Gm-APD和第四单光子探测器Gm-APD探测的脉冲信号获得回波的脉冲序列，同步信号处理器根据回波的脉冲序列和同步控制模块产生的同步信号获得目标的距离、强度和偏振的多维信息；

其中强度信息的获取过程包括：