【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于星載激光雷達(dá)，涉及一種星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、星載激光雷達(dá)利用激光與目標(biāo)作用，探測處理目標(biāo)返回光信號(hào)，可以得到目標(biāo)距離及目標(biāo)反射率信息，再配合光學(xué)和微波遙測手段，可以實(shí)現(xiàn)高精度、高效率、大比例尺地形和植被測繪，星載激光雷達(dá)在測繪領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。激光雷達(dá)發(fā)射的激光束越多或激光束方向越多，單軌完成的測試點(diǎn)越多，作業(yè)效率越高。同時(shí)由于地形和環(huán)境復(fù)雜，如地表反射率、坡度、粗糙度及大氣能見度差異大，星載激光雷達(dá)發(fā)射激光能量可調(diào)整將提升星載激光雷達(dá)的地形和環(huán)境適應(yīng)性，提升作業(yè)效率。
2、光束掃描和分束是增加激光方向和光束數(shù)目的有效方式。目前光束掃描常用方法是掃描鏡掃描，在地面激光雷達(dá)中得到了廣泛應(yīng)用。但對于衛(wèi)星平臺(tái)，傳統(tǒng)的掃描鏡掃描系統(tǒng)復(fù)雜，尺寸大，活動(dòng)機(jī)構(gòu)可靠性低，同時(shí)掃描速度慢，震動(dòng)會(huì)破壞光束的指向精度，最終影響定位準(zhǔn)確度，在衛(wèi)星平臺(tái)中應(yīng)用受到一定限制。而新型的微機(jī)電系統(tǒng)(micro?electronicmechanical?system,mems)掃描鏡集成度高，尺寸小，驅(qū)動(dòng)方式主要包括靜電驅(qū)動(dòng)和電磁驅(qū)動(dòng)，靜電驅(qū)動(dòng)方式簡單可靠，但驅(qū)動(dòng)力小，因此有效光學(xué)口徑小，為毫米量級(jí)；電磁驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力大，有效光學(xué)口徑可以做到10mm，但是響應(yīng)速度慢，約為幾百到千赫茲量級(jí)，并且易受電磁干擾，在衛(wèi)星平臺(tái)中應(yīng)用受到一定限制。因此需要一種簡單、可靠、可高重復(fù)頻率工作、大光學(xué)口徑的光束掃描系統(tǒng)。
3、激光分束方面，目前主要分束方法包括：基于介質(zhì)膜反射率的分束、衍射光學(xué)元件、基于二分之一波片和偏
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)將入射的一束激光在兩個(gè)角度切換掃描或分為兩束，而且分光比連續(xù)可調(diào)。
2、本專利技術(shù)解決技術(shù)的方案是：一種星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)，包括第一電光q開關(guān)、第一高壓模塊、第二電光q開關(guān)、第二高壓模塊和單軸晶體；
3、第一電光q開關(guān)通過第一高壓模塊控制，第二電光q開關(guān)通過第二高壓模塊控制；第一高壓模塊和第二高壓模塊均與激光器連接，并在激光器輸出觸發(fā)信號(hào)下產(chǎn)生高壓脈沖，高壓脈沖覆蓋激光脈沖；單軸晶體為楔形；
4、激光器輸出重復(fù)頻率為f的線偏振激光束，當(dāng)?shù)谝桓邏耗K為第一電光q開關(guān)、第二高壓模塊為第二電光q開關(guān)提供頻率為0.5f的四分之一波電壓時(shí)，激光束經(jīng)過第一電光q開關(guān)和第二電光q開關(guān)及單軸晶體后，以0.5f的頻率在方向一和方向二之間切換掃描；
5、當(dāng)?shù)谝桓邏耗K為第一電光q開關(guān)、第二高壓模塊為第二電光q開關(guān)提供的電壓之和大于0且小于二分之一波電壓時(shí)，激光束經(jīng)過第一電光q開關(guān)和第二電光q開關(guān)及單軸晶體后，分為方向一和方向二的兩束光，兩束光能量比隨所述電壓之和調(diào)整而調(diào)整。
6、進(jìn)一步的，第一電光q開關(guān)和第二電光q開關(guān)表面鍍有針對激光波長的增透膜，增透膜對激光透過率不低于99.8％，第一電光q開關(guān)和第二電光q開關(guān)自身的激光透過率不低于98％。
7、進(jìn)一步的，所述第一電光q開關(guān)和第二電光q開關(guān)相同，包括kd*p普克爾盒、rtp普克爾盒中的任一種。
8、進(jìn)一步的，所述單軸晶體光軸位于入射面內(nèi)，且與光入射方向不平行；單軸晶體的楔角α不大于10°。
9、進(jìn)一步的，所述單軸晶體表面鍍有針對激光波長的增透膜，且單軸晶體6自身的激光透過率不低于98％。
10、進(jìn)一步的，所述單軸晶體的材料包括a-bbo、yvo4、方解石、石英中的任一種。
11、進(jìn)一步的，所述高壓脈沖峰值時(shí)刻早于激光脈沖時(shí)刻，同時(shí)高壓脈沖峰值持續(xù)時(shí)間大于激光脈沖寬度，高壓脈沖峰值可調(diào)整，調(diào)整范圍為0～第一電光q開關(guān)或第二電光q開關(guān)的四分之一波電壓。
12、進(jìn)一步的，所述兩束光能量比隨所述電壓之和調(diào)整而調(diào)整，具體為：
13、當(dāng)電壓之和為四分之一波電壓時(shí)，分光比為1:1；
14、當(dāng)電壓之和大于0且小于四分之一波電壓時(shí)，分光比小于1:1；
15、當(dāng)電壓之和大于四分之一波電壓且小于二分之一波電壓時(shí)，分光比大于1:1。
16、進(jìn)一步的，所述方向一與方向二之間的夾角θ滿足：
17、
18、其中，no、ne分別為單軸晶體的o光折射率和e光折射率，n為環(huán)境折射率。
19、進(jìn)一步的，所述方向一和方向二由單軸晶體的形狀、材料決定。
20、本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：
21、(1)本專利技術(shù)采用的星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)，利用電光q開關(guān)的電光特性及單軸晶體雙折射特性，通過加載在電光q開關(guān)的高壓實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的光束掃描或分光比可調(diào)的激光分光；
22、(2)本專利技術(shù)的電光q開關(guān)在星載激光器中廣泛應(yīng)用，可靠性高，口徑較大，可達(dá)到百毫米量級(jí)，工作頻率可到十千赫茲量級(jí)；
23、(3)本專利技術(shù)利用楔形單軸晶體實(shí)現(xiàn)激光束兩個(gè)角度輸出，不需要膠合，抗激光損傷能力強(qiáng)，可靠性高；
24、(4)本專利技術(shù)的光束掃描及分束系統(tǒng)無需機(jī)械調(diào)整，便于實(shí)施，可靠性高。
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1.一種星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)，其特征在于，包括第一電光Q開關(guān)(2)、第一高壓模塊(3)、第二電光Q開關(guān)(4)、第二高壓模塊(5)和單軸晶體(6)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)，其特征在于，第一電光Q開關(guān)(2)和第二電光Q開關(guān)(4)表面鍍有針對激光波長的增透膜，增透膜對激光透過率不低于99.8％，第一電光Q開關(guān)(2)和第二電光Q開關(guān)(4)自身的激光透過率不低于98％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電光Q開關(guān)(2)和第二電光Q開關(guān)(4)相同，包括KD*P普克爾盒、RTP普克爾盒中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)，其特征在于，所述單軸晶體(6)光軸位于入射面內(nèi)，且與光入射方向不平行；單軸晶體(6)的楔角α不大于10°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)，其特征在于，所述單軸晶體(6)表面鍍有針對激光波長的增透膜，且單軸晶體(6)自身的激光透過率不低于98％。
6.根據(jù)權(quán)利
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓脈沖峰值時(shí)刻早于激光脈沖時(shí)刻，同時(shí)高壓脈沖峰值持續(xù)時(shí)間大于激光脈沖寬度，高壓脈沖峰值可調(diào)整，調(diào)整范圍為0～第一電光Q開關(guān)(2)或第二電光Q開關(guān)(4)的四分之一波電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)，其特征在于，所述兩束光能量比隨所述電壓之和調(diào)整而調(diào)整，具體為：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)，其特征在于，所述方向一與方向二之間的夾角θ滿足：
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)，其特征在于，所述方向一和方向二由單軸晶體(6)的形狀、材料決定。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)，其特征在于，包括第一電光q開關(guān)(2)、第一高壓模塊(3)、第二電光q開關(guān)(4)、第二高壓模塊(5)和單軸晶體(6)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)，其特征在于，第一電光q開關(guān)(2)和第二電光q開關(guān)(4)表面鍍有針對激光波長的增透膜，增透膜對激光透過率不低于99.8％，第一電光q開關(guān)(2)和第二電光q開關(guān)(4)自身的激光透過率不低于98％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電光q開關(guān)(2)和第二電光q開關(guān)(4)相同，包括kd*p普克爾盒、rtp普克爾盒中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)，其特征在于，所述單軸晶體(6)光軸位于入射面內(nèi)，且與光入射方向不平行；單軸晶體(6)的楔角α不大于10°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載激光雷達(dá)光束掃描及分束系統(tǒng)，其特征在于，所述單軸晶體(6)表...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蒙裴貝，王春輝，田俊濤，陶宇亮，
申請(專利權(quán))人：北京空間機(jī)電研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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