[发明专利]用于高光谱激光雷达的阵列选谱装置、系统及方法

权利要求书

1.一种用于高光谱激光雷达的阵列选谱装置，所述阵列选谱装置用于对目标回波进行滤光和选谱，其特征在于，所述阵列选谱装置包括依次排列的微透镜阵列(1)、微腔阵列(2)和探测器阵列(3)，其中：

所述微透镜阵列(1)包括m行k列的微透镜，用于将所述目标回波汇聚至所述微腔阵列(2)上；

所述微腔阵列(2)包括m行k列的微腔，通过控制每个所述微腔的腔长，以选择每个所述微腔通过的中心波段，进行目标回波的阵列选谱，并将所述中心波段投射至所述探测器阵列(3)上；

所述探测器阵列(3)包括m行k列的探测器，接收所述微腔阵列(2)投射的不同中心频谱的单色光，并将该中心频谱的单色光转换为电信号，得到所述目标回波的光谱信息。

2.根据权利要求1所述的用于高光谱激光雷达的阵列选谱装置，其特征在于，所述微透镜阵列(1)包括m×k个结构相同的微透镜，用于将目标回波分成m×k个区域，并汇聚成m×k个焦点。

3.根据权利要求1所述的用于高光谱激光雷达的阵列选谱装置，其特征在于，所述m行k列的微腔采用MEMS工艺且集成在同一基座上，每个所述微腔单独控制且包括相同的结构，以形成所述微腔阵列(2)。

4.根据权利要求3所述的用于高光谱激光雷达的阵列选谱装置，其特征在于，所述探测器阵列(3)包括m×k个探测器，每个所述探测器对应接收所述微腔阵列(2)微腔投射的不同中心频谱的单色光。

5.根据权利要求1所述的用于高光谱激光雷达的阵列选谱装置，其特征在于，所述探测器阵列(3)为APD探测器阵列，所述APD探测器阵列包括m行k列的雪崩光电二极管。

6.一种用于高光谱激光雷达的阵列选谱系统，其特征在于，包括：输入模块、转折反射镜(6)、阵列选谱装置以及输出模块，其中，所述阵列选谱装置采用上述权利要求1-5中任一项所述的用于高光谱激光雷达的阵列选谱装置，所述输入模块用于发射激光并投射到探测目标(8)上产生目标回波，产生的所述目标回波再返回至所述输入模块，由输入模块将所述目标回波反射至所述转折反射镜(6)上，再由所述转折反射镜(6)将所述目标回波依次反射至所述微透镜阵列(1)、所述微腔阵列(2)和所述探测器阵列(3)，并转换为电信号，所述电信号进入输出模块，由所述输出模块将所述电信号转换为所述目标回波的光谱信息。

7.根据权利要求6所述的用于高光谱激光雷达的阵列选谱系统，其特征在于，所述输出模块包括依次设置的超连续谱激光器(4)、抛物面镜(5)以及二维扫描机构(7)，其中：

所述超连续谱激光器(4)，用于发射激光；

所述抛物面镜(5)，用于反射所述目标回波至所述转折反射镜(6)；

所述二维扫描机构(7)，用于扫描发射的激光。

8.根据权利要求6所述的用于高光谱激光雷达的阵列选谱系统，其特征在于，所述输出模块包括依次设置的数据采集模块(9)以及计算机(10)，所述数据采集模块(9)用于对所述电信号进行信息采集，并传输给所述计算机(10)。

9.根据权利要求7所述的用于高光谱激光雷达的阵列选谱系统，其特征在于，所述抛物面镜(5)包括凹反射镜，所述转折反射镜(6)包括平面反射镜。

10.一种应用于权7-9中用于高光谱激光雷达的阵列选谱方法，包括：

超连续谱激光器(4)发射连续的激光依次穿过抛物面镜(5)以及二维扫描机构(7)，再投射到探测目标(8)上产生目标回波；

所述目标回波回经二维扫描机构(7)以及抛物面镜(5)，由所述抛物面镜(5)反射所述目标回波至转折反射镜(6)上；

所述转折反射镜(6)将所述目标回波反射至微透镜阵列(1)上进行阵列选谱；

所述微透镜阵列(1)将所述目标回波分别汇聚至微腔阵列(2)上的m×k个区域；

所述微腔阵列(2)对聚焦后m×k个区域的目标回波进行滤光，选择预设中心波段，并投射至探测器阵列(3)上；

所述探测器阵列(3)分别接收m×k个区域对应的预设中心波段，并转换为电信号，得到目标回波的光谱信息。