[发明专利]一种激光测距系统及光束整型方法

说明书

本发明涉及一种激光测距系统及光束整型方法，属于光学技术领域。该包括设于激光器和望远镜之间的激光发射光路，所述的激光发射光路包括扩束系统和折轴光路；还包括设于扩束系统和折轴光路之间的光束整形系统；扩束系统和光束整形系统之间距离为200mm；光束整形系统包括两块相同的圆锥透镜，沿着光路方向，分别为第一圆锥透镜、第二圆锥透镜；第一圆锥透镜的锥角与光束出射方向相反；第二圆锥透镜的锥角方向与第一圆锥透镜的锥角方向相反；第一圆锥透镜和第二圆锥透镜之间的距离为300mm。本发明系统将光束整形成环形光束，避免了能量的损失和对回波造成的影响，易于推广应用。

技术领域

本发明属于光学技术领域，具体涉及一种激光测距系统及光束整型方法。

背景技术

在低空卫士或激光测距等光学系统中，一般用固体激光器或者光纤激光器作为光源，在发射端需用地平式望远镜作为跟瞄及发射系统。固体激光器或光纤激光器是高斯光斑，能量为高斯分布。现有的激光发射光路是由扩束系统和折轴光路组成。如图1所示，激光器发出的激光经扩束系统和折轴光路进入望远镜光路并出射。扩束系统由曲率半径R=-45mm的平凹透镜和曲率半径R=122.4mm的平凸透镜组成，平凹透镜与平凸透镜的中心位置距离为150mm。

地平式望远镜由于次镜作用会有中心遮拦，同时高斯能量分布的激光经过次镜会有相当一部分光能反射回去，产生杂光并对激光器造成能量输出不稳定或是破坏激光器。因此需要对激光束进行整型以满足使用要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种激光测距系统及光束整型方法，该系统利用扩束系统对激光束进行扩束，然后利用圆锥透镜对光束进行整型，将高斯分布的光束整型为环形光束，之后经折轴光路的反射，形成与地平式望远镜光学系统相匹配的光束，从而避免了能量的损失和对系统造成的影响。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种激光测距系统，包括设于激光器和望远镜之间的激光发射光路，所述的激光发射光路包括扩束系统和折轴光路；还包括设于扩束系统和折轴光路之间的光束整形系统；扩束系统和光束整形系统之间距离为200mm；

光束整形系统包括两块相同的圆锥透镜，沿着光路方向，分别为第一圆锥透镜、第二圆锥透镜；第一圆锥透镜的锥角与光束出射方向相反；第二圆锥透镜的锥角方向与第一圆锥透镜的锥角方向相反；第一圆锥透镜和第二圆锥透镜之间的距离为300mm。

进一步，优选的是，所述的扩束系统扩束倍数为60/11倍。

进一步，优选的是，所述的激光器为固体激光器或光纤激光器。

进一步，优选的是，扩束系统包括一块平凹透镜和一块平凸透镜，沿着光路方向，平凹透镜在前，平凸透镜在后。

进一步，优选的是，沿着光路方向，平凹透镜第一面为凹面，曲率半径R=-45mm；平凸透镜第一面为凸面，曲率半径R=122.4mm。平凹透镜与平凸透镜材料为熔石英，但不限于此。

进一步，优选的是，平凹透镜与平凸透镜的中心位置距离为150mm。

进一步，优选的是，所述的望远镜口径为1.2m。

进一步，优选的是，所述的折轴光路由五块反射镜构成。

本发明对于激光器与平凹透镜之间的距离不做具体限制，通常使用1.2m望远镜的话，激光器与平凹透镜之间的相对距离为3270mm。

本发明对于光束整形系统与折轴光路之间的距离不做具体限制。

本发明同时提供一种激光测距光束整型方法，采用上述任意一项所述的激光测距系统，具体是：激光器工作产生激光，经扩束系统后，扩大光束半径；再经光束整形系统的第一圆锥透镜后分束，经第二圆锥透镜后形成空心环形平行光束；最后经折轴光路反射后进入望远镜光路并出射。