[发明专利]一种雷达探测系统的光源装置

说明书

技术领域

本发明涉及雷达探测系统，具体涉及一种雷达探测系统的光源装置。

背景技术

借助雷达技术遥感探测大气气溶胶是环境研究的重要方法之一，它能提供宽泛的光谱信息，帮助我们更好地解释发生在大气中的各种现象，例如污染排放及其迁移传输、逆温层的形成、云的物理和化学特性等，这些信息对许多科学分支的研究工作都起到重要的作用。

现有的雷达探测系统采用脉冲激光器作光源，无论是大功率脉冲激光器还是微焦级的微功率脉冲激光器，由于脉冲激光器体积较大，驱动电路复杂，环境条件要求高，导致系统成本高，维护困难；同时脉冲激光器的输出波长很少，不利于开展气溶胶特性研究以及大气痕量气体探测，尤其是研究大气在特定波长上的辐射效应是很困难的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小且波长丰富的雷达探测系统的光源装置，以解决现有雷达探测系统采用脉冲激光器作为光源存在的弊端。

本发明的目的是这样实现的，一种雷达探测系统的光源装置，包括W级大功率发光二极管组、透镜组和光纤，所述发光二极管发出的光束经所述透镜组聚焦，进入所述光纤。

所述发光二极管不少于九个且组成阵列，所述透镜组前每个发光二极管都设有一个反光杯。

所述光纤的出射光经单透镜Ⅳ准直扩束。

所述反光杯为抛物曲面反光杯，其母线为抛物线。

所述透镜组包括三个单透镜和一个双胶合透镜，其中两个单透镜设置在所述双胶合透镜前，其余一个单透镜设置在所述双胶合透镜后。

本发明具有如下有益效果，本发明采用W级大功率发光二极管LED作为发光源，且组合成阵列，先通过反光杯聚焦，压缩发光二极管出射光的发散角，再经透镜组聚焦，耦合进入光纤，光纤的出射光再经透镜准直扩束，得到均匀的高准直出射光，并且发散角可达到mrad量级，满足光学雷达对光源的要求。本发明利用了LED光源具有丰富波长的特点，发光效率高，能量消耗低，发散角能达到mrad量级，满足光学雷达对光源的要求。同时结构简单，体积小，并具有绿色环保的功效，是小型气溶胶探测雷达理想的探测光源。

附图说明

图1为本发明实施例结构示意图；

图2为本发明实施例发光二极管组合阵列示意图；

图3为本发明实施例反光杯设计图；

图4为本发明实施例光源光路示意图；

图5为本发明实施例透镜组结构示意图；

图6为本发明光纤匀光原理图；

图7为本发明实施例单透镜Ⅲ4的像平面接收到的光能量分布图；

图8为本发明理想光线追迹下光纤耦合效率图；

图9为本发明光的偏振和散射现象下光纤耦合效率图；

图10为本发明单透镜结构参数示意图；

图11为检验本发明发散角压缩效果的测量原理；

图12为本发明系统测试像平面位置与该位置上的光斑直径关系的曲线；

图中，1.单透镜Ⅰ，2.单透镜Ⅱ，3.双胶合透镜，4.单透镜Ⅲ，5.光纤，6.单透镜Ⅳ，7.发光二极管及其反光杯。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作详细说明。

实施例，一种雷达探测系统的光源装置，包括W级大功率的发光二极管、透镜组和光纤5。透镜组由单透镜Ⅰ1、单透镜Ⅱ2、双胶合透镜3和单透镜Ⅲ4组成，透镜组前设有发光二极管LED及其反光杯7，发光二极管为9个且组成阵列，每个LED发出的光束需要先经独立的反光杯聚焦，再经透镜组聚焦，耦合进入光纤5，光纤5的出射光经透镜6准直扩束。

参见图1，多个发光二极管LED组成的光源头发出的光束，经耦合透镜组耦合进入光纤5，光纤5的出射光再经透镜6准直扩束后，得到均匀的mrad级高准直出射光。注意：在准直扩束前需经过光纤。

参见图2，为了提高光源的能量，解决单个LED能量不足问题，光源头设计成多个LED组合阵列的形式，以9个LED组合为例。由于阵列的排列方式会影响出射光的均匀性，设计时用Lighttools光学软件对光源头的阵列形式进行仿真，光源头的反光方式为单个反光，需要设置9个反光杯对光源头反光。