[发明专利]一种人眼安全的多波束光子计数激光成像方法

说明书

本发明涉及激光成像技术领域，尤其是一种人眼安全的多波束光子计数激光成像方法，通过激光产生装置产生人眼安全的多波长激光脉冲，经过激光放大器同时放大多波长激光脉冲能量，再使用衍射光栅对能量放大的多波长激光脉冲分束，产生多波束空间分布结构，得到的多波长多波束激光脉冲对成像目标进行扫描，通过时间相关单光子符合计数模块对使用同一个衍射光栅接收的多波长多波束回波信号进行分析得到多波长多波束激光脉冲的飞行时间以此求取成像目标上的各扫描位置的距离，从而构建成像目标的三维图像。本发明的优点是：通过采用不同波长、相位互相随机、重复频率不相等的人眼安全激光脉冲作为激光源，仅使用一个激光放大器放大多波束激光能量。

技术领域

本发明涉及激光成像技术领域，尤其是一种人眼安全的多波束光子计数激光成像方法。

背景技术

光子计数激光成像技术在地形测绘、城市三维建模、水下成像等领域有广泛的应用前景，其中人眼安全的多波束光子计数激光成像有成像速度快、测距误差小、人眼安全等优点，是目前激光成像系统发展的重要方向。多波束光子计数激光成像系统通常采用单光子探测器阵列作为信号探测端，其技术难度高，价格昂贵。而且人眼安全波段的激光器一般能量较低，需要激光放大器才能实现远距离的成像，使用多个激光放大器分别对多波束进行放大会大大提高系统成本。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种人眼安全的多波束光子计数激光成像方法，通过采用波长各不相同、相位互相随机、重复频率不相等的人眼安全的脉冲激光作为激光源，使用一个激光放大器对激光脉冲能量进行放大，使用衍射光栅形成多波束空间分布结构，得到人眼安全的多波长多波束脉冲激光，扫描成像目标。通过同一衍射光栅接收回波光子，形成同轴光路，耦合进一个单像素单光子探测器作为探测端同时探测多波束的回波信号，通过时间相关单光子符合计数模块测量对应光子的飞行时间，从而计算得到成像目标距离的点云数据，实现激光三维成像。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种人眼安全的多波束光子计数激光成像方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

激光产生装置产生人眼安全的多波长激光脉冲，经过一个激光放大器同时放大所述多波长激光脉冲的能量，再使用衍射光栅对能量放大的所述多波长激光脉冲分束，产生多波束空间分布结构；

得到的多波长多波束激光脉冲对成像目标进行扫描，同时将多波长多波束激光脉冲的同步信号传输至时间相关单光子符合计数模块；

使用同一个所述衍射光栅接收回波信号，形成同轴光路，耦合进一个单像素单光子探测器对返回的多波束激光同时进行探测，并将计数信号传输至所述时间相关单光子符合计数模块，所述时间相关单光子符合计数模块分析得到所述多波长多波束激光脉冲的飞行时间以此求取成像目标上的各扫描位置的距离，从而构建成像目标的三维图像。

所述多波长多光束激光脉冲中的各个波束激光脉冲的波长各不相同，且各个波束激光脉冲的相位互相随机且重复频率互不相等。

所述激光产生装置包括激光器阵列与密集波分复用合波器。

使用所述密集波分复用合波器将多波长激光脉冲合束到一根光纤里。

所述时间相关单光子符合计数模块包括与所述多波长多波束激光脉冲的波束数量相同的时间间隔测量单元。