[发明专利]一种基于门控单光子相机的激光水下目标探测系统

摘要

本发明专利提供了一种基于门控单光子相机的激光水下目标探测系统，主要包括高重频纳秒脉冲激光器、激光扩束器、带通滤光片、成像镜头、单光子相机、计算机等。本发明采用高重频脉冲激光作为主动照明光源，具有激光方向性好、空间分辨率高、定位精度高、响应快速的优势；采用具有单光子探测能力的单光子相机采集信号，具有探测灵敏度高、“零噪声”、采集信号信噪比高的优势；采用高重频脉冲激光和多脉冲叠加的距离选通模式，目标成像噪声低；且系统体积小、功耗低、重量轻。因此，可应用于海底矿石勘测、水下目标搜寻等，亦可在水下目标预警、水下侦查等军事应用中发挥重要作用。

主权项

1.一种基于门控单光子相机的激光水下目标探测系统，其特征在于，包括高重频纳秒脉冲激光器(101)、激光扩束器(102)、带通滤光片(104)、成像镜头(105)、门控单光子相机(106)和计算机(107)；高重频纳秒脉冲激光器(101)，作为待测水下目标的主动照明光源，按设定的频率和时序出射脉冲激光信号；激光扩束器(102)，对所述脉冲激光信号扩束，形成均匀的主动照明光源，照亮待测水下目标(103)；带通滤光片(104)，对水下目标(103)反射的脉冲光信号起到过滤作用，抑制其他干扰波长环境的光信号；成像镜头(105)，对经带通滤光片(104)过滤后的待测水下目标信号进行收集，并成像至门控单光子相机(106)上；门控单光子相机(106)，通过其内置的触发输出通道触发高重频纳秒脉冲激光器(101)按设定的频率和时序出射脉冲激光信号，且具有高增益、门控选通功能，能够对信号进行有效探测，并将采集的水下目标(103)回波脉冲信号最终输出到计算机(107)，供技术人员进行探测信号分析；其中：高增益功能可将弱光信号实现放大增益，门控选通功能通过纳秒级电子快门仅允许水下目标(103)反射信号到达门控单光子相机(106)的时刻开启，可抑制水中背向散射信号。门控单光子相机106采集的水下目标103回波脉冲信号最终输出到计算机107供技术人员进行探测信号分析。