高效率復合探測激光雷達光學系統(tǒng)性能的研究.pdf

1、影響復合探測激光雷達系統(tǒng)性能的因素主要有三個：激光器、探測器和光學系統(tǒng)，在激光器、探測器確定的情況下研究光學系統(tǒng)對提升系統(tǒng)性能具有重要意義。傳統(tǒng)的復合探測激光雷達光學系統(tǒng)結構一般選擇折反射式，這樣會存在中心遮擋，效率低下；傳統(tǒng)的分光鏡分光效率一般為70％—80%，具有較大的提升空間。本文將在此基礎上完成高效率復合探測激光雷達光學系統(tǒng)的性能研究，并進一步提出在探測器象元數(shù)少于陣列光束數(shù)目時的激光高效率接收方法。
　　本文對分光系統(tǒng)效

2、率的提高進行了研究。首先分析復合探測分光系統(tǒng)的工作原理，其次，針對激光、紅外視場角小及系統(tǒng)透過率低下提出改進方法，使得激光視場角由原來的3.5°提高至7°，紅外波段的視場角由原來的6.9°提高至10.4°。分光系統(tǒng)激光的理論上的透過率由原來的85.3%提高至99%以上，系統(tǒng)的紅外波段理論上的透過率由原來的85.9%提高至99%以上。
　　本文還討論了高效率激光陣列接收系統(tǒng)的設計。首先，完成激光陣列接收系統(tǒng)的分析。然后，對激光接收系

3、統(tǒng)進行設計，主要包括光纖陣列的設計以及薄膜結構的設計。最后，分析接收系統(tǒng)中激光、微透鏡和光纖的耦合效率。當縱向偏移、橫向偏移、角度偏移量在一定范圍內，激光接收系統(tǒng)整體耦合效率理論在93%以上。
　　本文分析了復合探測光學系統(tǒng)的主體結構，針對中心遮擋，提出折射式復合探測共口徑結構，并分別針對紅外光學系統(tǒng)、激光光學系統(tǒng)完成高效率設計。復合探測光學系統(tǒng)的9.7μm紅外波段透過率由原來的61.1%提高到66.3%，系統(tǒng)1.064μm的激光