[发明专利]一种基于MSM探测的AMCW远距离激光成像装置

说明书

一种基于MSM探测的AMCW远距离激光成像装置，属于激光成像领域。本发明是为了解决MSM自混频探测器不能实现远距离成像的问题。本发明包括激光发射模块、接收光学模块和MSM面阵探测器及读出电路；激光发射模块，用于发射激光信号；接收光学模块，用于接收由目标的回波信号；MSM面阵探测器及读出电路，用于根据本振信号及回波信号进行激光成像；MSM面阵探测器及读出电路如下：MSM面阵探测器连接隔交电感L1，隔交电感L1连接跨阻放大器，跨阻放大器连接有源滤波器，之后连接A/D转换器，A/D转换器信号输出给FPGA。主要用于目标的激光成像。

技术领域

本发明属于激光成像领域，具体涉及一种激光成像装置。

背景技术

面阵MSM自混频探测器是一种可国产化的表面成像器件。由于表面载流子渡越时间短，具有高速成像能力。目前主要应用于调频连续波(FMCW)非相干方法。FMCW非相干激光成像方法是将激光的振幅调制为频率线性变化的啁啾信号，通过本振信号与回波产生的光电流信号的频率差获取光子飞行时间实现测距的一种电混频激光成像方法。该方法由于扫频带宽较大，高频信号衰减导致外差混频效率不高(经测试仅有0.2％)，严重影响了探测距离，导致成像距离仅有220米。这对于激光成像的远距离应用(探测距离要求公里级)，是很大的短板。如将扫频信号的宽度降低，确实可以改善外差混频效率，但使得距离分辨率大大降低，得不偿失。

发明内容

本发明是为了解决MSM自混频探测器不能实现远距离成像的问题。现提供一种基于MSM探测的AMCW远距离激光成像系统。

一种基于MSM探测的AMCW远距离激光成像装置，包括激光发射模块、接收光学模块；还包括MSM面阵探测器及读出电路；

所述激光发射模块，用于发射激光信号；

所述接收光学模块，用于接收由目标的回波信号；

所述MSM面阵探测器及读出电路，用于根据本振信号及回波信号进行激光成像；

MSM面阵探测器及读出电路如下：

MSM面阵探测器连接隔交电感L1，隔交电感L1连接跨阻放大器，跨阻放大器连接有源滤波器，之后连接A/D转换器，A/D转换器信号输出给FPGA。

进一步地，所述跨阻放大器为两级放大跨阻放大器。

进一步地，所述MSM面阵探测器为64×64像元MSM面阵探测器。

进一步地，所述FPGA存储和/或运行图像处理系统，图像处理系统利用本振信号及回波信号进行激光成像。

进一步地，所述图像处理系统利用本振信号及回波信号进行激光成像的过程包括以下步骤：

基于I₁(i)、I₂(i)、I₃(i)得到距离R_i以及R_i处光子反射的概率p(R_i)：

并根据多次测量结果生成p(R_i)关于R_i的变化曲线，峰值处为R_i探测目标的距离值；

所述的I₁(i)、I₂(i)、I₃(i)分别为调制信号的相位每次减少π/2对应的MSM探测器所接收到来自某一距离R_i处反射的光子的光强；

然后根据探测概率与此处目标反射强度得到R_i处光子强度值P(R_i)＝P_T·p(R_i)，其中，P_T为目标反射强度；