[发明专利]一种基于门控单光子相机的激光水下目标探测系统

权利要求书

1.一种基于门控单光子相机的激光水下目标探测系统，其特征在于，包括高重频纳秒脉冲激光器(101)、激光扩束器(102)、带通滤光片(104)、成像镜头(105)、门控单光子相机(106)和计算机(107)；

高重频纳秒脉冲激光器(101)，作为待测水下目标的主动照明光源，按设定的频率和时序出射脉冲激光信号；

激光扩束器(102)，对所述脉冲激光信号扩束，形成均匀的主动照明光源，照亮待测水下目标(103)；

带通滤光片(104)，对水下目标(103)反射的脉冲光信号起到过滤作用，抑制其他干扰波长环境的光信号；

成像镜头(105)，对经带通滤光片(104)过滤后的待测水下目标信号进行收集，并成像至门控单光子相机(106)上；

门控单光子相机(106)，通过其内置的触发输出通道触发高重频纳秒脉冲激光器(101)按设定的频率和时序出射脉冲激光信号，且具有高增益、门控选通功能，能够对信号进行有效探测，并将采集的水下目标(103)回波脉冲信号最终输出到计算机(107)，供技术人员进行探测信号分析；其中：高增益功能可将弱光信号实现放大增益，门控选通功能通过纳秒级电子快门仅允许水下目标(103)反射信号到达门控单光子相机(106)的时刻开启，可抑制水中背向散射信号。

门控单光子相机106采集的水下目标103回波脉冲信号最终输出到计算机107供技术人员进行探测信号分析。

2.根据权利1所述的一种基于门控单光子相机的激光水下目标探测系统，其特征在于，所述的高重频纳秒脉冲激光器(101)，重复频率：>1000Hz，脉冲宽度：<1ns，激光波长在：470-580nm，具有外触发功能。

3.根据权利2所述的一种基于门控单光子相机的激光水下目标探测系统，其特征在于，所述的高重频纳秒脉冲激光器(101)，激光波长：532nm，重复频率：2000Hz。

4.根据权利1所述的一种基于门控单光子相机的激光水下目标探测系统，其特征在于，所述的带通滤光片(104)，带通宽度：<5nm。

5.根据权利4所述的一种基于门控单光子相机的激光水下目标探测系统，其特征在于，所述的带通滤光片(104)，中心波长：532nm，带通宽度：<3nm。

6.根据权利1所述的一种基于门控单光子相机的激光水下目标探测系统，其特征在于，所述的成像镜头(105)，波谱范围：400-700nm，焦距：>100mm，入瞳直径：>80mm。

7.根据权利6所述的一种基于门控单光子相机的激光水下目标探测系统，其特征在于，所述的成像镜头(105)，焦距：300mm，入瞳直径：>100mm。

8.根据权利1所述的一种基于门控单光子相机的激光水下目标探测系统，其特征在于，所述的门控单光子相机(106)，具有时序控制模块、增益模块、门控模块和单光子计数功能，其采用双层MCP微通道板对光信号进行放大，门控宽度：<10ns，最大增益：>3000，抖动：<35ps。

9.根据权利1所述的一种基于门控单光子相机的激光水下目标探测系统，其特征在于，所述的门控单光子相机(106)，采用中智科仪(北京)科技有限公司TRC311-D-H20-U型门控单光子相机。

10.根据权利9所述的一种基于门控单光子相机的激光水下目标探测系统，其特征在于，探测波段：200nm-700nm，MCP类型：Hot S20双层，最短门宽：<3ns，电子快门重复频率：连续-300KHz，分辨率：1920*1200，相机最大帧频：162fps，最大光学增益：>55000倍，内置外触发输入和触发输出通道。