[发明专利]一种双光束辅助增强的激光探测方法和装置

说明书

本发明涉及一种双光束辅助增强的探测方法，包括：产生并同步发射第一光束和第二光束；将第一光束和第二光束合束为双光束，双光束通过望远镜发射系统在传输介质中共线传输到目标物体；望远镜接收系统采集双光束回波信号，分束为第一回波信号和第二回波信号，并耦合到两个单光子探测器；计算机控制光子计数器接收单光子探测器中的信号进行关联符合计数分析，得到目标物体的位置信息。本发明还提供一种双光束辅助增强的探测装置，本发明的探测方法和装置使激光在介质中的传输距离增加，同时降低背景噪声，提高回波信号探测能力，实现激光在拉曼型传输介质和原子型传输介质中实时进行远距离探测，提高激光雷达的探测能力，满足民用和军事等需求。

技术领域

本发明涉及激光探测领域，更具体地涉及一种双光束辅助增强的激光探测方法和装置。

背景技术

现有的激光探测技术可应用到激光雷达探测技术上，激光雷达可全球范围内对气象、海洋、地表进行实时精确的探测，对我国的军事、气候、海洋资源开发有非常重要的作用。目前主要利用单光束在拉曼型传输介质和原子型传输介质中进行传输，其中，常见拉曼型传输介质包含水、水蒸气、叶绿素和类胡萝卜素等，常见原子型传输介质包含氮气、氧气和稀有气体等。但由于单束激光自身在传输能力的特性存在一些缺陷，在探测过程中介质对激光的吸收、色散和衰减等作用，使得激光在传输介质的传输距离受到限制。同时由于背景噪声和后向散射等噪声因素的影响，回波信号需要大于背景噪声光子数才能探测，从而使得激光雷达的探测能力进一步降低。如何提高传统激光探测技术在介质中的传输能力，大幅提高激光在介质中的作用距离和分辨能力，为信号测量、制导等提供技术保障，提高激光雷达的探测距离变得尤为重要。

发明内容

为了解决现有激光探测技术中探测距离受限的问题，本发明提供一种双光束辅助增强的探测方法和装置，提高了激光在拉曼型或原子型传输介质中的传输距离。

本发明提供的一种双光束辅助增强的探测方法，包括：

步骤S1，由第一发射单元和第二发射单元产生并同步发射第一光束和第二光束；步骤S2，通过一合束单元将所述第一光束和所述第二光束合束为共线传输的双光束，所述双光束通过望远镜发射系统在拉曼型或原子型传输介质中共线传输到目标物体；步骤S3，由望远镜接收系统采集所述目标物体反射的双光束回波信号，所述双光束回波信号通过分束单元分为第一回波信号和第二回波信号，所述第一回波信号和第二回波信号分别耦合到两个单光子探测器；步骤S4，计算机控制光子计数器接收所述单光子探测器中的信号，并进行关联符合计数分析，得到所述目标物体的位置信息。

进一步地，所述步骤S1中第一光束和第二光束为两束相干激光，其产生方法为：所述第一发射单元采用激光器产生所述第一光束，所述第二发射单元采用光学参量振荡器同步产生所述第二光束。

进一步地，所述步骤S1中第一光束和第二光束为两束相干激光，其产生方法为：所述第一光束在介质中通过受激拉曼产生所述第二光束。

进一步地，所述步骤S2中双光束在拉曼型传输介质中共线相干增强传输的方法为受激拉曼散射相干增强，所述步骤S2中双光束在原子型传输介质中共线相干增强传输的方法为电磁感应透明方法或相干粒子数俘获方法。

进一步地，所述步骤S3还包括：对所述第一回波信号和第二回波信号进行滤波，所述单光子探测器分别将滤波后的回波信号接入到所述光子计数器中。