[发明专利]单光子探测3D紫外脉冲激光成像雷达

说明书

技术领域

本发明属于激光雷达领域。

背景技术

现有的连续波激光成像雷达或脉冲激光成像雷达，一般都采用高增益雪崩光电二极管APD、具有像增强器的图像探测器(Intensified CCDs，ICCD)等作为成像探测器件，该类成像探测器件具有很高的探测灵敏度，响应速度快，但这些器件缺少拟制阳光背景噪声的功能，器件本身噪声大，因此不能全天候工作，系统整体探测灵敏度低，探测距离小，无法进行3D成像的问题。

发明内容

为了解决现有的连续波激光成像雷达或脉冲激光成像雷达缺少抑制阳光背景噪声的能力，系统整体探测灵敏度低，探测距离小，无法进行3D成像的问题。本发明提供一种单光子探测3D紫外脉冲激光成像雷达。

本发明的技术方案如下：

一种单光子探测3D紫外脉冲激光成像雷达由光学发射天线、紫外脉冲调制激光器、同步脉冲控制电路、时钟信号源、延迟电路、增益函数发生器、计算机、MAMA紫外单光子探测器和光学接收天线组成，时钟信号源的时钟信号输出端与同步脉冲控制电路的时钟信号输入端相连，所述同步脉冲控制电路的驱动脉冲信号输出端与紫外脉冲调制激光器的驱动脉冲信号输入端相连，所述同步脉冲控制电路的延迟控制信号输出端和延迟电路的控制信号输入端相连，紫外脉冲调制激光器发射的激光脉冲光信号由紫外脉冲调制激光器的光输出端输入到光学发射天线的光输入端，光学接收天线接收到的激光回波脉冲信号由光学接收天线的光输出端到MAMA紫外单光子探测器的光输入端，延迟电路的延迟信号输出端与增益函数发生器的延迟信号输入端相连，所述增益函数发生器的两个增益信号输出端分别与MAMA紫外单光子探测器的两个增益信号输入端相连，所述MAMA紫外单光子探测器的信号输出端与计算机的串口通信输入端相连。

本发明的单光子探测3D紫外脉冲激光成像雷达工作于紫外波段，本发明采用一种具有日盲特性的多阳极微通道阵列(multianode microchannel array，MAMA)的紫外单光子探测器，简称MAMA紫外单光子探测器作为激光探测器件，该MAMA紫外单光子探测器与APD、ICCD一样，具有内部增益，且灵敏度高、增益可调，并且MAMA紫外单光子探测器有不响应日照光谱辐射的优点，具有良好的日盲特性和极强的拟制可见光背景能力，因此本发明的单光子探测3D紫外脉冲激光成像雷达可以全天候工作，具有探测灵敏度高、探测距离大、测距精度高、抗阳光背景噪声能力好的优点易于实现弱光单光子探测。由于所述紫外脉冲调制激光器2工作在紫外波段，所述MAMA紫外单光子探测器8不响应日照光谱辐射，并且具有紫外敏感特性和极强的抑制背景光的能力，所以所述单光子探测3D紫外脉冲激光成像雷达可以全天候工作，所述单光子探测3D紫外脉冲激光成像雷达的灵敏度高，探测距离大，易于实现弱光单光子探测；可获得目标的两维轮廓强度像和一维距离像。

附图说明

图1是本发明的雷达结构示意图，图2是具体实施方式二中所述的MAMA紫外单光子探测器的结构框图，图3是具体实施方式一中所述的单光子探测3D紫外脉冲激光成像雷达的成像过程中激光发射脉冲、激光回波脉冲和增益信号的时序图。

具体实施方式

具体实施方式一、参见图1说明本实施方式。本实施方式所述的单光子探测3D紫外脉冲激光成像雷达由光学发射天线1、紫外脉冲调制激光器2、同步脉冲控制电路3、时钟信号源4、延迟电路5、增益函数发生器6、计算机7、MAMA紫外单光子探测器8和光学接收天线9组成，时钟信号源4的时钟信号输出端与同步脉冲控制电路3的时钟信号输入端相连，所述同步脉冲控制电路3的驱动脉冲信号输出端与紫外脉冲调制激光器2的驱动脉冲信号输入端相连，所述同步脉冲控制电路3的控制信号输出端和延迟电路5的控制信号输入端相连，紫外脉冲调制激光器2发射的激光脉冲信号由紫外脉冲调制激光器2的光输出端输入到光学发射天线1的光输入端，光学接收天线9接收到的激光回波脉冲信号由光学接收天线9的光输出端到MAMA紫外单光子探测器8的光输入端，延迟电路5的延迟信号输出端与增益函数发生器6的延迟信号输入端相连，所述增益函数发生器6的两个增益信号输出端分别与MAMA紫外单光子探测器8的两个增益信号输入端相连，所述MAMA紫外单光子探测器8的信号输出端与计算机7的串口通信输入端相连。

参见图3说明本实施方式所述的单光子探测3D紫外脉冲激光成像雷达的成像过程，具体过程为：