[发明专利]一种基于改进型F-P标准具的信号增强激光雷达系统

说明书

技术领域

本发明属于水下物体探测技术领域，特别是涉及水下物体的采用布里渊散 射法探测的技术领域。

背景技术

在现有技术中，对水中物体的探测常用的有幅度探测。其方法是向水下注 入探测光。幅度探测的方法主要是直接探测目标散射光或反射光的幅度，通过 检测回波信号的幅度来判别水中物体的存在。然而随着反探测隐身技术的发展， 这种目标直接回波幅度探测技术的精度和可靠性受到越来越大的影响。特别是 在军事上，使用针对幅度探测的隐身技术，将使目标不易被发现，从而无法对 其实施攻击。

为了改进探测精度和可靠性，有人提出了频移探测方法，例如戴瑞、刘大 禾等人发表于Appl.Phys.B，2004，Vol.79的“海洋遥感用的水中布里渊光雷达 的边缘探测方法”；弓文平、刘大禾等人发表于Appl.Phys.B，2004，Vol.79的 “用布里渊散射探测水下目标”；石锦卫、刘大禾等人发表于Appl.Phys.B， 2007，Vol.86的基于受激布里渊散射的激光雷达系统。频移探测的方法利用探 测回波信号的频率改变。由于其抗干扰性好，信噪比高，尤其是具有很好的反 隐身性能，开始受到人们的重视。其中，边缘探测技术就是一种频移探测的实 施方法，但由于边缘探测技术中要使用带阻滤波器和边缘滤波器，并要与所用 激光器的输出频率严格匹配，因而，对激光器的频率稳定性要求极高，在实战 环境中几乎无法实现。基于标准具和ICCD的方法，由于标准具入射面的高反射 率，光透过率小，ICCD的灵敏度和增益相对较低，使得雷达系统不能充分接收 并放大布里渊散射信号。

改进型F-P标准具的介绍：

如附图2所示，改进型F-P标准具是在玻璃平板的入射面除了入射窗口区 域镀增透膜外，均镀反射率为100％的高反膜，出射面镀反射率大于95％的高反 膜。入射光以很小的入射角从入射窗口进入玻璃平板，被聚焦到出射面。入射 光的一小部分(小于总能量的5％)从高反面出射，经过光腰后发散。其余大部 分(大于95％)的光在玻璃板中被再次反射，又有一小部分从高反面出射。类似 的运作，入射光将被分成许多位移为常量的光束。这些发散光相互干涉产生会 聚光束，以一个与波长有关的角度传播，产生色散。

布里渊散射雷达的回波信号被柱透镜从改进型F-P标准具的入射窗口会聚 到其右表面，在改进型F-P标准具内部经过多次反射，出射光发生多光束干涉， 不同波长的光有较大的色散，达到分光的作用。

工作原理：

本发明的水下物体布里渊散射探测方法的基本原理是通过探测目标环境场 即水的光谱来探测水下物体。具体的说是探测环境场即水的散射光的频移。当 光遇到水中物体时，由于物体表面较为强烈的反射作用，使得瑞利散射大大增 强。更为重要的是，水下物体所在的位置实际上没有水，而只有刚性物体。因 此，相对于这个位置的水的散射光谱中布里渊散射分量将消失。这为用布里渊 散射方法探测水下物体提供了基础。当有水下物体存在时，水中的布里渊散射 峰将消失。无水下物体存在时，可探测到布里渊散射信号。

本发明的布里渊激光雷达系统的优点是使用一种改进型F-P标准具作为分 光元件，避免了F-P标准具由于入射面的高反射率而使得布里渊信号不能充分 有效地通过分光系统进入接收系统，获得比传统的F-P标准具大85％以上的透过 率。改进型F-P标准具结合柱透镜系统形成分离的点状散射光谱，可以使用光 电倍增管阵列分别接收，获得比ICCD更大的光电转换效率，极大的提高了布里 渊散射激光雷达的探测深度。

发明内容

本发明目的是采用频率识别探测技术，解决探测水下隐身目标的问题。本 发明提出一种改进型的水下物体布里渊散射信号检测和接收装置，提高了布里 渊散射雷达的信号接受效率，有效地提高了布里渊激光雷达的探测深度。

具体实施方式：

(一)附图说明

图1本发明的基于改进型F-P标准具的激光雷达系统示意图；

图2改进型F-P标准具的结构示意图

(二)下面结合附图1详细描述本发明水下物体布里渊散射探测装置：