[发明专利]基于仿生复眼的双路机敏量子点激光空间轨迹探测系统

说明书

本发明公开了一种基于双路机敏量子点复眼结构的飞行目标检测系统，该系统由主控制器、连杆、左眼三轴旋转器、右眼三轴旋转器及左右两只复眼组成。左右复眼结构完全一致，主要由复眼电路系统及多个结构相同的小眼单元组成。本发明的有益效果是，在复眼内部同时构建与各小眼通道相匹配的主动量子点激光发射源及回波探测单元，通过对波长及强度的选择，使复眼能适应不同的环境；同时，通过双复眼三轴连续扫描探测的方式，解决空间目标精细跟踪精度问题，本发明的系统与方法较之传统的探测系统更适合飞行目标的三维轨迹探测。

技术领域

本发明涉及一种飞行目标空间轨迹检测系统，尤其涉及一种基于复眼仿生光学的双路机敏量子点激光动目标三维轨迹检测系统。

背景技术

人工复眼(ACE)是一种模拟自然界昆虫复眼结构的光学系统，其将目前广泛使用的单孔径光学系统用多孔径光学系统所代替,从而达到使整个系统小型化、轻量化、以及视场增大的目的。近年来国外研究人员已成功制作了各种不同结构及用途的人工复眼系统。如美国伯克利加州大学Luke P.Lee等采用高分子微透镜、高分子锥管及自排列波导实现了半球型ACE；俄亥俄州立大学L.Li等采用光学微棱镜阵列制成了半球ACE，通过精确计算各小眼微棱镜剖面形状，实现了广视野景物在平面探测器上的成像。

基于ACE系统的优点，其可广泛应用于各种不同的领域。再加之复眼系统大视场的特点，其光电检测的潜在能力在国内外航空等领域都得到了广泛的重视。目前的人工复眼大都属于被动复眼，即被动地接收外部各波段的电磁波信息，然后进行分析处理，易受环境因素的制约，影响探测的信噪比、灵敏度，进而使探测的效果恶化。

在传统的飞行目标探测中，常采用雷达等探测手段，对于目标三维飞行轨迹的探测及描述较为困难，由于主动型人工复眼可在复眼内部构建与各小眼通道相匹配的主动发射源及回波探测单元，通过对波长及强度的选择，使复眼能适应不同的环境，较之传统的雷达系统更适合飞行目标的三维轨迹探测。基于单个复眼的探测系统，由于其各小眼光轴之间夹角恒定，导致在远距离探测时各小眼光轴空间距离较大，难以满足探测需求。

针对该问题，本发明模拟自然界昆虫复眼结构，提出一种基于双路机敏量子点主动复眼的飞行目标检测系统及方法，实现高效、高精度的动目标三维轨迹探测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双路机敏量子点主动复眼系统的飞行目标检测系统，可满足不同环境下空间动目标三维轨迹的探测。

本发明的技术方案是这样来实现的，本发明是在基于双路机敏量子点复眼结构的飞行目标检测系统上实现的，该系统采用左右两个复眼，每个复眼结构相同。该系统由主控制器、连杆、左眼三轴旋转器、右眼三轴旋转器及左右两只复眼组成。其中：

左右两只复眼分别安装在左眼三轴旋转器及右眼三轴旋转器上，连杆用于联接左眼三轴旋转器及右眼三轴旋转器；

主控制器用于对左右两只复眼的复眼控制器发送指令，从而控制左右两只复眼进行激光发射、回波接收；对左眼三轴旋转器、右眼三轴旋转器发送指令，控制两者工作，从而带动两只复眼绕三轴精确旋转；

左右复眼结构完全一致，主要由复眼电路系统及多个结构相同的小眼单元组成。其中每个小眼单元均由量子点激光单元和PIN光电二极管组成；

量子点激光单元由小眼激光发射窗口、外电极、上层P-DBR、上阻断层、有源区、量子点、下阻断层、下层N-DBR、N⁺型衬底、内电极组成，可实现量子点连续激光发射；

PIN光电二极管由P型半导体层、本征半导体层、N型半导体层、二极管上电极及二极管下电极组成，可实现回波信号接收；