本发明专利技术提供了一种基于光纤光路的多光束激光收发装置，涉及光电探测技术领域。所述基于光纤光路的多光束激光收发装置采用收发分置结构形式，包括：多路输出脉冲光纤激光器、两维排布发射光纤阵列、发射镜头组、接收镜头组、两维排布接收光纤阵列和窄带多模光纤滤波器；本发明专利技术产生空间精密排布的多光束激光，实现单光束纳秒脉冲宽度、数十微焦以上的激光脉冲能量发射，解决多光束激光收发系统体积大、光路稳定性差、震动影响严重等问题。震动影响严重等问题。震动影响严重等问题。
【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤光路的多光束激光收发装置
[0001]本专利技术涉及光电探测
，具体涉及一种基于光纤光路的多光束激光收发装置。
技术介绍
[0002]激光雷达为主动光电探测技术，利用了激光指向性好、能量密度高等特点，能够实现高精度远距离目标探测与测距，具有全天时工作、受电磁干扰影响小等优势；早期的激光雷达发射单个激光波束在空间中进行二维扫描，通过单点测距方法实现目标探测和成像；然而，二维扫描装置结构复杂，导致系统体积大，并且两维空间扫描时间长，目标探测和成像效率低。
[0003]随着激光器、光电探测器等技术水平的不断提高，激光雷达从单点扫描向线列扫描、阵列成像等方向发展，使得系统体积、重量、功耗进一步减小，应用于机载、星载等平台。多光束激光雷达是目前应用较多的激光遥感探测技术，通过同时发射多个波束，大幅增加系统瞬时探测视场，实现高效率遥感探测。按照美国NASA计划，未来多光束激光雷达将实现1000波束以上发射，应用于星载地形测绘，森林、冰川、海洋等资源环境调查。
[0004]多光束激光发射是多光束激光雷达的关键之一，目前主要采用空间光分束发射、衍射分光器(DOE)分光发射两种方式。文献《多波束激光雷达的高精度收发配准方法的实验验证》(红外与激光工程，2017，46(7))利用一台1064nm空间光输出固体激光器作为主光源，将激光器的输出端通过空间光分束器进行功率分配，得到13路空间光，然后再经过1分4分束得到52路激光输出；文献《多波束三维成像激光雷达高精度收发匹配方法研究》(遥测遥控，2022，43(3))采用衍射分光器DOE和扩束镜，实现对光纤激光器输出激光的衍射分光，产生16
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4倾斜排布的64束光束。
[0005]但是，DOE分光发射方式虽然占用体积小，但DOE分光不均匀、发射光束功率受限；空间光分束发射存在的主要问题是空间光分束器体积大、需要进行精密调整、对震动条件要求苛刻。
技术实现思路
[0006](一)解决的技术问题
[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于光纤光路的多光束激光收发装置，解决了多光束激光空间精密排布、高能量纳秒脉冲激光发射，以及多光束激光收发系统体积大、需要进行精密调整、对震动条件要求苛刻的问题。
[0008](二)技术方案
[0009]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0010]一种基于光纤光路的多光束激光收发装置，所述基于光纤光路的多光束激光收发装置采用收发分置结构形式，包括：多路输出脉冲光纤激光器、两维排布发射光纤阵列、发射镜头组、接收镜头组、两维排布接收光纤阵列和窄带多模光纤滤波器；
[0011]多组所述多路输出脉冲光纤激光器的输出端与两维排布发射光纤阵列的光纤尾纤一一连接；两维排布发射光纤阵列的端面固定在发射镜头组焦面上；发射镜头组光轴与接收镜头组光轴平行；两维排布接收光纤阵列的端面固定在接收镜头组焦面上；两维排布接收光纤阵列的光纤尾纤与多个窄带多模光纤滤波器一一连接；
[0012]多组所述多路输出脉冲光纤激光器经过同一外部脉冲电信号触发产生脉冲同步的多光束激光，通过两维排布发射光纤阵列实现多光束空间排布，通过发射镜头组实现多光束激光准直发射；接收镜头组将多光束激光回波耦合至两维排布接收光纤阵列，窄带多模光纤滤波器滤除每路接收光纤中激光波长以外的杂散光背景。
[0013]优选的，所述多路输出脉冲光纤激光器采用两级并行光纤放大结构，包括：半导体种子源、一级光纤放大器、一级光纤分路器、二级光纤放大器、二级光纤分路器、光纤法兰；一级光纤放大器、二级光纤放大器采用相同芯径的大模场增益光纤；一级光纤分路器、二级光纤分路器采用与光纤放大器芯径匹配的大模场光纤，利用50:50分光波片以及级联方式实现1分4光纤分路；半导体种子源、一级光纤放大器、一级光纤分路器依次串联；一级光纤分路器的4路输出端与4个二级光纤放大器的输入端连接；4个二级光纤放大器的输出端分别与4个二级光纤分路器的输入端连接，二级光纤分路器的输出端连接至光纤法兰；
[0014]半导体种子源采用主动调Q方式，在外部脉冲电信号触发下产生纳秒脉冲宽度激光，经过两级并行光纤放大产生16路光纤激光，每路光纤激光脉冲能量达到数十微焦量级。
[0015]优选的，所述两维排布发射光纤阵列采用多模光纤，发射光纤芯径与多路输出脉冲光纤激光器的输出光纤芯径匹配；发射光纤在光纤阵列端面上采用两维菱形排布，列与列之间进行错位，在垂直方向的投影紧密相接；两维排布接收光纤阵列的光纤排布形式、间距与两维排布发射光纤阵列相同，接收光纤采用多模光纤，芯径不小于发射光纤芯径。
[0016]优选的，所述发射镜头组、接收镜头组采用高斯镜头结构形式，设计为像方远心成像系统；发射镜头组和接收镜头组采用相同的设计参数，并进行像差校正，提升光纤耦合效率。
[0017]优选的，所述窄带多模光纤滤波器采用与接收光纤芯径匹配的多模光纤，采用密集波分复用波片进行窄带滤波。
[0018]优选的，所述基于光纤光路的多光束激光收发装置，先在实验室利用大口径平行光管、六维精密调整机构调节发射光纤阵列、接收光纤阵列位置实现多光束收发配准；然后在外场根据远距离光斑重叠程度、接收回波强度调整接收光纤阵列位置，使得多光束收发视场相互重叠、回波强度达到最高。
[0019](三)有益效果
[0020]本专利技术提供了一种基于光纤光路的多光束激光收发装置。与现有技术相比，具备以下有益效果：
[0021]本专利技术中，所述基于光纤光路的多光束激光收发装置采用收发分置结构形式，包括：多路输出脉冲光纤激光器、两维排布发射光纤阵列、发射镜头组、接收镜头组、两维排布接收光纤阵列和窄带多模光纤滤波器；多组所述多路输出脉冲光纤激光器的输出端与两维排布发射光纤阵列的光纤尾纤一一连接；两维排布发射光纤阵列的端面固定在发射镜头组焦面上；发射镜头组光轴与接收镜头组光轴平行；两维排布接收光纤阵列的端面固定在接收镜头组焦面上；两维排布接收光纤阵列的光纤尾纤与多个窄带多模光纤滤波器一一连
接；多组所述多路输出脉冲光纤激光器经过同一外部脉冲电信号触发产生脉冲同步的多光束激光，通过两维排布发射光纤阵列实现多光束空间排布，通过发射镜头组实现多光束激光准直发射；接收镜头组将多光束激光回波耦合至两维排布接收光纤阵列，窄带多模光纤滤波器滤除每路接收光纤中激光波长以外的杂散光背景。本专利技术产生空间精密排布的多光束激光，实现单光束纳秒脉冲宽度、数十微焦以上的激光脉冲能量发射，解决多光束激光收发系统体积大、光路稳定性差、震动影响严重等问题。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术实施例中基于光纤光本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于光纤光路的多光束激光收发装置，其特征在于，所述基于光纤光路的多光束激光收发装置采用收发分置结构形式，包括：多路输出脉冲光纤激光器、两维排布发射光纤阵列、发射镜头组、接收镜头组、两维排布接收光纤阵列和窄带多模光纤滤波器；多组所述多路输出脉冲光纤激光器的输出端与两维排布发射光纤阵列的光纤尾纤一一连接；两维排布发射光纤阵列的端面固定在发射镜头组焦面上；发射镜头组光轴与接收镜头组光轴平行；两维排布接收光纤阵列的端面固定在接收镜头组焦面上；两维排布接收光纤阵列的光纤尾纤与多个窄带多模光纤滤波器一一连接；多组所述多路输出脉冲光纤激光器经过同一外部脉冲电信号触发产生脉冲同步的多光束激光，通过两维排布发射光纤阵列实现多光束空间排布，通过发射镜头组实现多光束激光准直发射；接收镜头组将多光束激光回波耦合至两维排布接收光纤阵列，窄带多模光纤滤波器滤除每路接收光纤中激光波长以外的杂散光背景。2.如权利要求1所述的一种基于光纤光路的多光束激光收发装置，其特征在于，所述多路输出脉冲光纤激光器采用两级并行光纤放大结构，包括：半导体种子源、一级光纤放大器、一级光纤分路器、二级光纤放大器、二级光纤分路器、光纤法兰；一级光纤放大器、二级光纤放大器采用相同芯径的大模场增益光纤；一级光纤分路器、二级光纤分路器采用与光纤放大器芯径匹配的大模场光纤，利用50:50分光波片以及级联方式实现1分4光纤分路；半导体种子源、一级光纤放大器、一级光纤分路器依次串联；一级光纤分路器的4路输出端与4个二级光纤放大器的输入端连接；4个二级光纤放大器...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛鹏，郭静菁，杨露露，周安然，李正琦，张勇波，于溢琛，李江源，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：
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