[发明专利]用于连续散射介质中目标探测的全光脉冲压缩激光雷达系统及测距方法

说明书

用于连续散射介质中目标探测的全光脉冲压缩激光雷达系统及测距方法，涉及一种脉冲压缩激光雷达系统及测距方法。本发明雷达系统，飞秒激光器输出脉冲激光，在脉冲激光的传递方向上，光学发射装置的前端设置飞秒激光器、级联线性啁啾光纤布拉格光栅、第一光环形器、单模光纤和平坦增益滤波器；脉冲激光经反射后记为目标反射光信号，光学接收装置接收目标反射光信号；在信号的传递方向上，光学接收装置后端设置第二光环形器和负色散光纤布拉格光栅；本发明利用级联线性啁啾光纤布拉格光栅产生大时间带宽积的调制信号，并采用负色散光纤布拉格光栅进行脉冲压缩处理，可使测距精度达到毫米量级。本发明用于雷达系统的设计搭建。

技术领域

本发明涉及一种脉冲压缩激光雷达系统及测距方法。

背景技术

激光雷达是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物。激光雷具有极高的角分辨率、具有极高的距离分辨率、速度分辨率高、测速范围广、能获得目标的多种图像、抗干扰能力强、比微波雷达的体积和重量小等优点。

在激光探测实际应用当中，由于连续散射介质的后向散射背景信号中不存在高频信号，因而可以利用高频调制信号进行探测，通过滤波处理将高频回波信号与低频背景区分开。

由于脉冲压缩激光雷达能够通过对调制信号进行脉冲压缩处理得到高探测信噪比，因此可以被广泛应用到测量水雾，烟幕，云层等连续散射介质当中。然而当前的脉冲压缩激光雷达系统会受到电子调制带宽和调制速度的限制，也会受到调制信号的时间带宽积限制，使得脉冲压缩激光雷达系统的作用距离和探测信噪比等性能受到严重影响。

发明内容

本发明为了解决目前的脉冲压缩激光雷达系统的调制时间带宽积有限导致雷达系统作用距离受限的问题。

用于连续散射介质中目标探测的全光脉冲压缩激光雷达系统，包括发射端子系统和接收端子系统；

所述发射端子系统包括光学发射装置、飞秒激光器、级联线性啁啾光纤布拉格光栅、第一光环形器、单模光纤和平坦增益滤波器；

飞秒激光器输出脉冲激光，在脉冲激光的传递方向上，光学发射装置的前端设置飞秒激光器、级联线性啁啾光纤布拉格光栅、第一光环形器、单模光纤和平坦增益滤波器；所述的飞秒激光器通过单模光纤连接第一光环形器的端口1，第一光环形器的端口2通过单模光纤连接级联线性啁啾光纤布拉格光栅，第一光环形器的端口3连接单模光纤的一端，单模光纤的另一端连接平坦增益滤波器的输入端；

所述接收端子系统包括光学接收装置、负色散光纤布拉格光栅和第二光环形器；

脉冲激光经反射后记为目标反射光信号，所述光学接收装置接收目标反射光信号；在信号的传递方向上，光学接收装置后端设置第二光环形器和负色散光纤布拉格光栅；第二光环形器的端口2通过单模光纤连接负色散光纤布拉格光栅。

用于连续散射介质中目标探测的全光脉冲压缩激光雷达系统，包括的发射端子系统和接收端子系统具体结构和连接关系如下；

所述发射端子系统包括飞秒激光器、级联线性啁啾光纤布拉格光栅、第一光环形器、单模光纤、平坦增益滤波器、第一自聚焦准直器和光学发射装置；

所述的飞秒激光器通过单模光纤连接第一光环形器的端口1，第一光环形器的端口2通过单模光纤连接级联线性啁啾光纤布拉格光栅，第一光环形器的端口3连接单模光纤的一端，单模光纤的另一端连接平坦增益滤波器的输入端，平坦增益滤波器的输出端通过单模光纤连接第一自聚焦准直器的输入端，第一自聚焦准直器的输出端通过单模光纤连接光学发射装置；光学发射装置对脉冲激光进行整形照射到目标区域；

所述接收端子系统包括光学接收装置、第二自聚焦准直器、负色散光纤布拉格光栅、第二光环形器、光纤光电探测器、模数转换器、数字信号处理器；