[发明专利]一种激光雷达透射式同轴收发光学系统

说明书

本发明公开了一种激光雷达透射式同轴收发光学系统，包括激光器、反射镜、由扩束镜、发射透镜组合组成的发射光学单元、由接收透镜组合组成的接收光学单元、隔离装置及信号处理系统，反射镜开设有通孔，接收光学单元、发射光学单元、隔离装置均同轴设置，激光器发射出的激光经过反射镜的通孔、扩束镜、发射透镜组合后发出，反射回的光线经过接收透镜组合、并由反射镜反射至信号处理系统。本发明的透射式同轴收发光学系统，采用激光雷达进行大气颗粒物的检测，设置与接收光学单元和发射光学单元同轴设置的隔离装置，将接收光学单元所接收的光线与发射光学单元所发出的光线进行有效隔离，避免了接收光路和发射光路的互相干扰的问题。

技术领域

本发明涉及激光雷达的收发光学系统技术领域，更具体涉及一种激光雷达透射式同轴收发光学系统。

背景技术

激光雷达是迅速发展的高新技术之一，是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物。激光雷达向空中发射激光脉冲，通过接收大气中气溶胶颗粒物对激光脉冲的后向散射进行大气光学特性研究，依此分析大气能见度、气溶胶颗粒物时空分布和时空变化、云底云高、边界层高度、气溶胶颗粒物特性等。由于返回的激光后向散射信号非常微弱，除了使用高灵敏的探测器进行信号探测外，接收激光后向散射信号的光学望远镜是影响激光雷达性能的关键组件。

申请号为2006100960637，发明名称为“激光雷达透射式双焦距收发光学系统”中国发明专利，公开了一种激光雷达透射式双焦距收发光学系统，包括由反射镜、扩束镜和焦距为f1的发射透镜组成的发射光学单元；由焦距为f2的接收透镜组成的接收光学单元。发射透镜安装在接收透镜中央的孔中。激光器发出的光束经反射镜、扩束镜及发射透镜以平行光束发出，后向散射的回波信号则经接收透镜会聚在镜筒尾部。然后由光阑、准直透镜、滤光片和探测器组成的探测系统进行光电信号转换，最后送入计算机分析处理。用于对气溶胶颗粒物的定性及定量探测，大气边界层高度的确定、气溶胶颗粒物垂直分布、气溶胶颗粒物时间变化以及对流层气溶胶颗粒物分层特征。该激光雷达收发光学系统为同轴设计，发射光路和接收光路会重合，导致严重干涉。

有鉴于此，有必要对现有技术中的激光雷达透射式收发光学系统进行改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种激光雷达透射式同轴收发光学系统，解决了现有技术中发射光路和接收光路严重干涉的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种激光雷达透射式同轴收发光学系统，包括激光器、反射镜、由扩束镜、发射透镜组合组成的发射光学单元、由接收透镜组合组成的接收光学单元、信号处理系统、及用于将所述接收光学单元所接收的光线与所述发射光学单元所发出的光线进行隔离的隔离装置，所述反射镜开设有通孔，所述接收光学单元、所述发射光学单元、所述隔离装置均同轴设置，所述激光器发射出的激光穿过所述反射镜的通孔、并经扩束镜、发射透镜组合折射后出射，反射回的光线经过接收透镜组合、并由所述反射镜反射至所述信号处理系统。

作为本发明的进一步改进，所述发射光学单元同轴设置于所述接收光学单元的内部。

作为本发明的进一步改进，所述发射透镜组合包括多个透镜，多个所述透镜同轴设置，所述透镜为凹透镜或者凸透镜。

作为本发明的进一步改进，所述发射透镜组合包括第一凸透镜、第一凹透镜和第二凸透镜，所述第一凸透镜、第一凹透镜和第二凸透镜顺序叠加。

作为本发明的进一步改进，所述扩束镜为凹透镜，所述扩束镜与所述发射透镜组合同轴设置，且所述扩束镜的直径小于所述发射透镜组合中任一透镜的直径。

作为本发明的进一步改进，所述接收透镜组合包括同轴设置的第三凸透镜和第二凹透镜。

作为本发明的进一步改进，所述收发光学系统包括内镜筒，所述发射透镜组合设置于所述内镜筒的内部，所述隔离装置的一端和所述激光器的出口端对接，所述隔离装置的另一端和所述内镜筒在发射光路的轴向上对接。