[发明专利]双曲波前差自扫描直视合成孔径激光成像雷达

摘要

一种双曲波前差自扫描直视合成孔径激光成像雷达，包括连续激光光源、发射偏振分束器、左臂后置空间相位变换器、左臂孔径光阑、左臂前置空间相位变换器、右臂后置空间相位变换器、右臂孔径光阑、右臂前置空间相位变换器、发射偏振合束器、发射主镜、接收望远镜、偏振干涉自差光电接收机、AD变换及预处理器、回波数据储存器和计算机。本发明不需要光调制器，不需要发射和接收之间的光和电子的同步关联，结构十分简单，不存在回波延时的影响，具有较高系统接收灵敏度，并且保留了直视合成孔径激光成像雷达的固有优点。本发明适用于航空航天各种相对运动速度和作用距离的对地观察成像和探测空间活动目标的基于逆合成孔径原理的激光成像雷达。

主权项

一种双曲波前差自扫描直视合成孔径激光成像雷达，其特征在于由发射端和接收端构成，所述的发射端包括连续激光光源(1)、发射偏振分束器(2)、左臂后置空间相位变换器(3)、左臂孔径光阑(4)、左臂前置空间相位变换器(5)、右臂后置空间相位变换器(6)、右臂孔径光阑(7)、右臂前置空间相位变换器(8)、发射偏振合束器(9)和发射主镜(10)；所述的接收端包括接收望远镜(12)、偏振干涉自差探测光电接收机(13)、AD变换及预处理器(14)、回波数据储存器(15)、图像处理和系统控制计算机(16)；所述的发射端和接收端都指向目标(11)，在所述的图像处理和系统控制计算机(17)的控制下，所述的连续激光光源(1)输出的偏振光束经过发射偏振分束器(2)在空间上被偏振分解为等强度的偏振正交的左臂偏振光束和右臂偏振光束，所述的左臂偏振光束依次通过左臂后置空间相位变换器(3)、左臂孔径光阑(4)和左臂前置空间相位变换器(5)到达发射偏振合束器(9)，所述的左臂后置空间相位变换器(3)和左臂前置空间相位变换器(5)的联合相位构成左臂空间相位；所述的右臂偏振光束依次通过右臂后置空间相位变换器(6)、右臂孔径光阑(7)和右臂前置空间相位变换器(8)到达发射偏振合束器(9)，所述的右臂后置空间相位变换器(6)和右臂前置空间相位变换器(8)的联合相位构成右臂空间相位；两路偏振正交光束经所述的发射偏振合束器(9)合成同心同轴光束，并经过发射主镜(10)和目标作用距离的衍射传播投射成像于目标(10)；左臂空间相位产生目标面左臂照射波前，右臂空间相位产生目标面右臂照射波前；所述的目标反射的目标回波由所述的接收望远镜(12)接收，并由偏振干涉自差探测光电接收机(13)产生回波光电流信号，再通过所述的AD变换及预处理(14)产生数字化光电流信号，该数字化光电流信号储存于所述的回波数据存储器(15)，存储器的数据通过图像处理和系统控制计算机(16)的成像算法产生目标成像的输出图像(17)；目标面上的发射激光照明光斑与接收视场一致，其共同的作用面积定义为光学足址。所述的回波光电流信号包含了左臂照射波前和右臂照射波前的空间相位差，即目标面上两个偏振正交光斑的空间相位差，存在的必要条件是目标面上的空间相位差必须包含交轨向坐标和顺轨向坐标相耦合的双曲波面波差和顺轨向坐标的二次项波面波差的两项波面波差，用数学表达为：其中：x‑为交轨向坐标，y‑为顺轨向坐标，F_x为双曲面等效交轨向曲率半径，F_y为顺轨向相位二次项的曲率半径，S为双曲面波差在交轨向的偏置量。