[发明专利]相干探测装置及方法

说明书

本发明提供了一种相干探测装置及方法，其中，该相干探测装置包括：包括：光源，用于产生光束；第一偏光模块，用于将光源产生的光束转换成圆偏振光，圆偏振光包括左旋圆偏振光和/或右旋圆偏振光；第一分光模块，用于将第一偏光模块转化成的圆偏振光分为本振光和发射光，本振光和发射光具有与圆偏振光相同的偏振状态；接收模块，用于接收本振光和信号光形成相干,并将相干光转化为第一信号，以便基于第一信号获得探测目标的信息，其中信号光为发射光经探测目标反射后产生的信号。通过本发明提升了相干探测装置的抗干扰能力，且简化了光路系统结构，便于装配，减小了体积。

技术领域

本发明涉及相干探测领域，尤其涉及一种相干探测装置及方法。

背景技术

相干探测是通过将信号光和本振光进行混频，输出二者的差频分量，由探测器接收面吸收产生光电流，该差频分量保留了信号光振幅、频率和相位信息，实现了对信号光的全息探测。相比直接探测，具有探测能力强、转换增益高、信噪比高和抗干扰能力强等优点，广泛应用于相干光通信、遥感、激光雷达测速和测距等领域。

在相关探测装置中，往往是将激光器的产生的线偏振光分光后一路作为发射光经探测目标后产生信号光，另一路作为本振光与信号光相干，相关光经探测器接收面转化为电信号，用于速度、距离等参数的分析测量。但是由于激光器所产生的光均为线性偏振光，线性偏振光在大气中传播过程中，会由于光子与大气中湍流、雾、沙等的碰撞和散射，导致激光偏振状态的改变，使信号光偏振角发生无规则变化。然而，若使信号光在与本振光发生干涉则必须保证二者具有一致的单一偏振态，因此信号光偏振角的无规则变化给相干带来困难。通过信号光的多次光路转化调整偏振状态的方式导致相干探测装置的光路系统结构复杂，光学元件的装配调试过程难度极高。

综上，亟待设计一种抗干扰能力强且光路系统结构简单、装配容易的相干探测装置及方法以解决上述问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种相干探测装置及方法，用以提高激光在大气传播过程中的抗干扰能力，并可同时降低相干探测装置光路系统的复杂程度和装配难度。

本发明实施方式的第一方面中，提供了一种相干探测装置，包括：

光源，用于产生光束；第一偏光模块，用于将光源产生的光束转换成圆偏振光，圆偏振光包括左旋圆偏振光和/或右旋圆偏振光；第一分光模块，用于将第一偏光模块转化成的圆偏振光分为本振光和发射光，本振光和发射光具有与圆偏振光相同的偏振状态；接收模块，用于接收本振光和信号光形成相干,并将相干光转化为第一信号，以基于第一信号获得探测目标的信息，其中信号光为发射光经探测目标反射后产生的信号。

在本发明的一个实施例中，第一分光模块的后端设有扩束元件，用于将第一分光模块输出的发射光进行扩束后发射。

在本发明的一个实施例中，相干探测装置还包括光学反射元件，设于接收模块的前端，用于改变信号光的传输方向，使信号光入射至接收模块。

在本发明的一个实施例中，相干探测装置还包括以下至少一项：

第一聚光元件，用于将信号光聚光后入射至光学反射元件；第二聚光元件，设于接收模块的前端，用于在本振光和信号光形成相干前，将本振光和经光学反射元件反射后的信号光聚光后入射至接收模块。

在本发明的一个实施例中，接收模块连接有退相干处理模块；其中接收模块包括光学接收单元和至少一个光电转化单元，光电转化单元包括至少一个像元，光学接收单元用于接收本振光和信号光形成相干，至少一个光电转化单元用于将相干光转化为第一信号；退相干处理模块包括至少一个退相干处理单元和一个叠加单元，每个退相干单元的输入端与一个光电转化单元相连，输出端与叠加单元相连，用于对光电转化单元输出的第一信号进行相位统一后叠加输出。

本发明实施方式的第二方面中，提供了一种基于圆偏振光的相干探测方法，应用于如第一方面任一装置中，该方法包括：