[发明专利]一种拼接式面阵激光探测器

说明书

本发明公开了一种拼接式面阵激光探测器，包括：光学成像系统、光纤阵列APD成像探测模块、固体激光器和综合图像板；其中，所述光纤阵列APD成像探测模块包括微镜光纤模组、ADC单元模块、激光APD预处理模块和隔离ADC；ADC单元模块通过隔离ADC与固体激光器相连接；固体激光器发出的激光经准直照射到目标表面上后，被目标表面反射回来的激光传输到所述光学成像系统中，经过光学成像系统的光依次经过微镜光纤模组和激光APD预处理模块后输出数字信号激光阵列图像数据给综合图像板。本发明达到了可直接输出面阵图像的效果，具备维度更多、精确度更高的信息量。

技术领域

本发明属于激光探测器技术领域，尤其涉及一种拼接式面阵激光探测器。

背景技术

激光探测器主要有条纹管、光电管、ICCD/ICMOS(增强型CCD/CMOS)、APD等，为保证探测性能，主动激光探测系统所使用的激光探测元件目前一般为APD，其是一种具有较高内部增益的半导体光电转换器件，具有量子响应度高、响应速度快、线性响应特性好等特点，在可见光波段和近红外波段的量子效率可达90％以上，增益在10～100倍，新型APD材料的最大增益可达200倍，有很好的微弱信号探测能力。

按照APD的工作区间，可将其分为：Geiger-mode APD(Gm APD，反向偏压超过击穿电压)和线性模式APD(Lm APD，偏压低于击穿电压)两种。

线性模式APD特点：1)光子探测率高，可达90％以上；2)有较小的通道串扰效应；3)具有多目标探测能力；4)可获取回波信号的强度信息；5)相比于Gm-APD，Lm-APD对遮蔽目标有更好的探测能力。缺点：1)灵敏度低于Gm-APD；2)读出电路的复杂度大于Gm-APD(需对输入信号进行放大、滤波、高速采样、阈值比较、存储等操作)。(其信号测量包括强度和时间测量两部分)

对于主动激光波段为1570nm短波红外激光，所选用探测器一般为具有高量子效率和较低噪声水平的InGaAs LmAPD阵列器件(铟镓砷材质的线性模式APD)，而由于雪崩结、集成前放和模拟处理功能的ROIC(ReadOut IntegratedCirut，读出电路)电路工艺非常复杂，导致国内在1570nm段阵列化InGaAs APD焦平面探测器的研究工作处于起步阶段，国内公开发布的阵列APD探测系统像素数量较低(一般都是单向线阵排布，比如2×1、4×1等)。

由于受到相关器件和半导体光电探测器生产工艺的限制，及国外对高灵敏度探测器的技术封锁，国内的大部分还处于理论和实验验证的阶段，器件的大部分关键技术、核心工艺和国外相比有较大的差距。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种拼接式面阵激光探测器，等效实现了面阵激光APD探测器焦平面组件，达到了可直接输出面阵图像的效果，包括面阵三维距离图像和面阵反射强度图像，具备维度更多、精确度更高的信息量。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种拼接式面阵激光探测器，包括：光学成像系统、光纤阵列APD成像探测模块、固体激光器和综合图像板；其中，所述光纤阵列APD成像探测模块包括微镜光纤模组、ADC单元模块、激光APD预处理模块和隔离ADC；ADC单元模块通过隔离ADC与固体激光器相连接；固体激光器发出的激光经准直照射到目标表面上后，被目标表面反射回来的激光传输到所述光学成像系统中，经过光学成像系统的光依次经过微镜光纤模组和激光APD预处理模块后输出数字信号激光阵列图像数据给综合图像板。

上述拼接式面阵激光探测器中，所述微镜光纤模组包括入射聚焦耦合镜阵列、分置式阵列型光纤传像束和出射聚焦耦合镜组；其中，所述入射聚焦耦合镜阵列通过所述分置式阵列型光纤传像束和出射聚焦耦合镜组相连接。