[发明专利]一种激光雷达接收模块、激光雷达及大气气溶胶探测方法

说明书

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种激光雷达接收模块、探测器及大气气溶胶探测方法。该接收模块包括：双包层光纤，双包层光纤耦合器，光学开关，以及探测器模块。双包层光纤包括纤芯、第一包层、第二包层和外护套；纤芯和第一包层分别用于传输回波信号的单模部分和多模部分；双包层光纤耦合器用于分离双包层光纤接收并传输的回波信号中的单模部分和多模部分；光学开关为二进一出结构的开关；探测器模块用于接收并整合经光学开关传输的采样信号，并完成采样信号的光电转换过程。该激光雷达包括：激光雷达光源，信号接收模块，以及分析机。可以解决传统单光子探测器存在近场盲区的缺陷，非常适用于进行大气气溶胶等领域的探测。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种激光雷达接收模块、探测器及大气气溶胶探测方法。

背景技术

激光雷达是一种将激光技术与雷达技术相结合的产品，是一种高性能的探测器。这种探测器主要包括激光发射模块、雷达回波信号接收模块、光电信号转换分析机。其工作原理是由激光发射模块发射一束具有一定圆半径的柱状光束，柱状光束具备良好的方向性(激光特性)，柱状光束传播的方向即激光雷达探测区域。激光辐照在空气中微小粒子上，激光光子由于撞击于微小粒子处产生于散射，即激光雷达所需的雷达回波信号。雷达回波信号接收模块接收雷达回波信号，并由光电信号转换分析机将回波信号转换为电信息并进行分析得出探测结果。

在一些需要获得大探测范围的应用领域，例如大气气溶胶探测，通常使用具有远场探测能力的激光雷达探测器，这类探测器主要为单光子探测器。单光子探测器具备良好的探测远场弱光的能力；探测范围较大。但是，为避免近场光子过多导致探测器饱和，这类单光子探测器通常不具备近场探测功能；探测器为了保证远场探测能力，舍弃近场，导致出现近场盲区。因此在实际应用中，为了保证近场探测和远场探测的结果均能兼顾，还需要另外配合近场探测的探测器，这会大大增加设备成本和运行成本，并提高探测和分析结果的处理难度。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种激光雷达接收模块、探测器及大气气溶胶探测方法，可以解决传统单光子探测器存在近场盲区的缺陷，非常适用于进行大气气溶胶等领域的探测。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种激光雷达接收模块，该接收模块包括：双包层光纤，双包层光纤耦合器，光学开关，以及探测器模块。

双包层光纤包括纤芯、第一包层、第二包层和外护套；纤芯和第一包层用于传输光信号；纤芯用于接收和传输单模激光雷达回波信号；第一包层用于接收和传输传输多模激光雷达回波信号；第二包层为反射层；外护套用于保护所述内层的纤芯、第一包层和第二包层。

双包层光纤耦合器用于分离双包层光纤接收并传输的回波信号中的单模部分和多模部分；双包层光纤耦合器具有单进双出结构；其输入端与双包层光纤连接；两个输出端处分别与第一光纤和第二光纤的其中一端连接；第一光纤用于传输双包层光纤耦合器分离出的单模信号；第二光纤用于传输双包层光纤耦合器分离出的多模信号。

光学开关为二进一出结构的开关；光学开关的两个输入端分别与第一光纤和所述第二光纤的另一端连接；光纤开关的输出端与第三光纤的其中一端连接；光学开关用于切换单模信号或多模信号沿出口的信号输出规律；并调整单一信号采样周期内单模信号和多模信号的时间占比；

探测器模块的输入端与第三光纤的另一端连接，探测器模块用于接收并整合经光学开关传输的采样信号，并完成采样信号的光电转换过程。

进一步地，双包层光纤中，纤芯的直径为8-10μm；第一包层的直径为50-62.5μm，第二包层的直径为125μm。

进一步地，双包层光纤耦合器的输入端和输出端，光学开关的输入端和输出端，探测器模块的输入端均设置用于连接光纤的光纤法兰端口；第一光纤、第二光纤或第三光纤通过法兰或法兰座与相应组件连接。