[发明专利]湍流廓线激光雷达子孔径楔镜排列方法

说明书

技术领域

本发明涉及大气光学及光学设计领域，尤其是一种提高图像采集处理效率及 利于采用晶体光开关的湍流廓线激光雷达子孔径楔镜排列方法。

背景技术

湍流廓线激光雷达是通过发射不同高度的导星，得到不同高度的整层r0，再 反演大气湍流强度廓线。接收望远镜中探测器采用哈特曼-夏克传感器，通过测 量波前斜率获得波前相位信息，采用Zernike多项式进行波前拟合，即将信标光 波前展开成Zernike多项式，以探测出的各子孔径上的波前斜率求得展开式(1) 的各项系数：

哈特曼-夏克传感器在自适应光学系统中应用时，考虑系统的校正效果，要 求波前复原精度尽量高，所以子孔径数目需要尽量多，一般在数十到上百单元， 而在激光大气湍流廓线雷达中，只需要子孔径数可以准确复原低阶波前像差，同 时考虑发射激光的功率以及每个子孔径接收的回波能量问题，传感器的子孔径 数不能太多，否则影响探测高度，接收系统采用卡式望远镜，由于次镜的遮拦作 用，接收面是一个环形区域，子孔径划分及楔角朝向参见图1。每个子孔径放置 一个楔镜，楔镜原理图如图2所示。光通过楔镜后分成六束，再经过接收望远镜 聚焦成六个子光斑。数值模拟结果表明六个子孔径可以满足系统精度要求。六个 楔镜楔角均为150urad，且对称放置，使所成光斑成正六边形排列。但这样的排 列方法并未对系统采集图像及今后的系统改进带来实质性的好处。同时采集到的 图像信息在传输的过程中存在着数据量较大，传输速度较慢的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高图像采集处理效率及利于采用晶体光开关的 湍流廓线激光雷达子孔径楔镜排列方法，通过改变子孔径中楔镜的楔角大小及方 向，以解决传统的楔镜排列方式存在的信息量小的问题，通过提高数据采集截止 帧频，获得更大的信息量。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

湍流廓线激光雷达子孔径楔镜排列方法，其特征在于：在湍流廓线激光雷达 的望远镜子孔径处设置有圆盘，所述圆盘上开有六个安装通孔，所述安装通孔成 正六边形均匀分布在圆盘的圆心周围，所述安装通孔中安装有楔镜，所述楔镜的 横截面为圆面，所述楔镜的楔角为楔镜上、下圆面相交的两个直径之间的夹角， 所述六个楔镜的楔角按正六边形的六个顶点分布依次为60urad、180urad、 300urad、60urad、180urad、300urad，所述六个楔镜的楔角所在平面相互平行， 其中楔角相同的两个楔镜的楔角方向相反，楔角为60urad、180urad、300urad的 三个楔镜的楔角方向相同，另外三个楔角为60urad、180urad、300urad的楔镜的 楔角方向相同；信号光入射至望远镜子孔径的楔镜，在楔镜后的望远镜焦面上形 成直线型的光斑，通过CCD采集光斑图像，并将图像输出输出至计算机，在计 算机中得到像面高度很低的图像信息。

另外当湍流廓线激光雷达采用晶体光开关作为接收装置的曝光闸门控制时， 光开关可选用锂酸铌晶体，而锂酸铌晶体的半波电压与它外形的长宽比有关，如 公式(2)所示：

Vπ=λ2n03γ22(dl)---(2)]]>

可以通过增加长宽比来降低半波电压，即使宽度d很小，而长度l很大，则晶体 通光截面为一个近似为一字的长方形，这时若光斑排成一字型则刚好通过晶体。