CN104535986B - 激光雷达光学效率检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光雷达光学效率检测装置及方法；所述检测装置包括：光阑，所述光阑设置在激光雷达望远镜的中心光轴上；分光模块，所述分光模块设置在激光雷达的光路上的光阑的下游；光功率计，所述光功率计可移动地设置在所述分光模块的侧部，用于检测不同波长光的功率；第一反射镜，当检测接收能量时所述第一反射镜将输出光阑的光折返。本发明检测效率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及激光雷达，特别涉及激光雷达的光学效率检测装置及方法。
背景技术
激光雷达是以激光为探测光源，通过探测激光与大气相互作用的辐射信号来遥感大气气溶胶的光学特性。当前我国环境监测领域主要监测近地面环境数据，对于高空气溶胶的遥感探测手段不足，激光雷达有效的弥补了这个不足。
激光雷达光学系统分为发射和接收两部分，为了保证激光雷达有较高的探测效能需要对光学系统进行调校。前期设计阶段一般采用光学设计软件对激光雷达对应探测波长的发射光效率和接收光效率进行模拟分析，而在实际的设备组装阶段，需要有测试装置和方法可以检测每一个探测波长的光学接收效率，以验证设计指标的实现情况或验证光学系统调校是否到位。
激光雷达一般采用准直扩束器对激光的发散角进行压制，同时该发散角小于接收望远镜接收角，确保探测有效回波信号进入接收望远镜接收视场。经过扩束后的激光束直径较大，超出了分光装置的有效通光孔径，对于发射光束不同波长的能量检测不利。本发明中引入了可调谐光阑，调整可调谐光阑的直径，在不更改激光雷达发射系统的前提下获取了较小直径的探测光束，这个直径的光束可以有效通过分光装置，分光装置对不同探测波长的激光实现分离。同时，在接收光能量检测阶段，也可以确保该直径光束可以被角反射器有效折返回接收望远镜系统。
目前已经公开的文献专利中没有看到有激光雷达整机光学效率的检测装置和方法的报道。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种激光雷达的光学效率检测装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种激光雷达的检测装置；所述检测装置包括：
光阑，所述光阑设置在激光雷达望远镜的中心光轴上；
分光模块，所述分光模块设置在激光雷达的光路上的光阑的下游；
光功率计，所述光功率计可移动地设置在所述分光模块的侧部，用于检测不同波长光的功率；
第一反射镜，当检测接收能量时所述第一反射镜将输出光阑的光折返。
本发明还提供了激光雷达光学效率检测方法。该发明目的是通过以下技术方案实现的：
激光雷达的检测方法，所述激光雷达的检测方法包括：
光阑和分光模块设置在所述激光雷达望远镜的出光路径上，调节光阑的出光孔径，使包含至少二个波长的出射光穿过所述光阑后被分光模块分开，光功率计检测各波长光的发射能量Ni；i＝1、2…N，N为正整数；
第一反射镜设置在所述激光雷达望远镜的一侧的所述光阑的下游的光路上，所述分光模块设置激光雷达望远镜的另一侧的光路上；调节光阑的出光孔径，所述出射光穿过所述光阑后被所述第一反射镜反射，穿过所述激光雷达望远镜后被所述分光模块分光，光功率计检测各波长光的接收能量ni；i＝1、2…N，N为正整数；
根据所述发射能量和接收能量，从而获知所述激光雷达对各波长光的接收效率i＝1、2…N，N为正整数。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
可以实现单波长、多波长激光雷达光学效率的检测，可作为激光雷达设计阶段理论设计的验证及激光雷达批量生产阶段光学效率的检测控制手段。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例的激光雷达光学效率检测装置检测发射能量时的结构简图；
图2是根据本发明实施例的激光雷达光学效率检测装置检测接收能量时的结构简图。
具体实施方式
图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1示意性地给出了本发明实施例的激光雷达光学效率检测装置在检测发射能量时的结构简图，如图1所示，所述检测装置包括：
光阑6，所述光阑设置在激光雷达望远镜的中心光轴上；所述光阑的出光孔径可调范围为1-10mm；
分光模块7，所述分光模块设置在激光雷达的光路上的光阑的下游；所述分光模块包括二个谐波分离片10、11及第二反射镜12；所述激光雷达出光的波长包括355nm、532nm、1064nm，第一谐波分离片表面镀膜，对355nm光增透，对532nm、1064nm光增反；第二谐波分离片表面镀膜，对532nm光增反，对1064nm光增透，从而将各波长光分离出，实现分光功能；
光功率计8，所述光功率计可移动地设置在所述分光模块的侧部，用于检测不同波长光的功率；
可见，当检测发射能量时，所述分光模块和光阑处于同一侧，无需第一反射镜；
图2示意性地给出了本发明实施例的激光雷达光学效率检测装置在检测接收能量时的结构简图，如图2所示，第一反射镜18，当检测接收能量时所述第一反射镜将输出光阑的光折返，使得折返180度的激光雷达的出射光穿过激光雷达望远镜后被分光模块接收并分光，光功率计检测不同波长的能量。所述第一反射镜采用角锥镜，如平面镜或棱镜；
可见，当检测接收能量时，所述分光模块和光阑处于望远镜的两侧，所述光阑和第一反射镜处于同一侧。
本发明实施例的激光雷达的检测方法，也即上述检测装置的工作过程，所述激光雷达的检测方法包括：
检测发射能量：调节光阑的出光孔径为3-5mm，使包含三个波长的出射光穿过所述光阑后被分光模块分开，光功率计检测各波长光的发射能量Ni；i＝1、2、3；
检测接收能量：调节光阑的出光孔径，所述出射光穿过所述光阑后被所述第一反射镜反射，穿过所述激光雷达望远镜后被所述分光模块分光，光功率计检测各波长光的接收能量ni；i＝1、2、3；
根据所述发射能量和接收能量，从而获知所述激光雷达对各波长光的接收效率i＝1、2、3。
Claims (8)
1.一种激光雷达光学效率的检测装置；其特征在于：所述检测装置包括：
光阑，所述光阑设置在激光雷达望远镜的中心光轴上；
分光模块，所述分光模块设置在激光雷达的光路上的光阑的下游；用于将穿过所述光阑后的包含至少二个波长的出射光分开为各个波长的光；
光功率计，所述光功率计可移动地设置在所述分光模块的侧部，用于检测被所述分光模块分出的各个波长的光的功率；
第一反射镜，当检测接收能量时所述第一反射镜将输出光阑的光折返。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：
当检测发射能量时，所述分光模块和光阑处于同一侧；
当检测接收能量时，所述分光模块和光阑处于望远镜的两侧，所述光阑和第一反射镜处于同一侧。
3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述反射镜是角锥镜。
4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述分光模块采用谐波片。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于：所述分光模块包括二个谐波分离片及第二反射镜。
6.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述光阑的出光孔径可调范围为1-10mm。
7.激光雷达光学效率的检测方法，所述激光雷达光学效率的检测方法包括：
光阑和分光模块设置在所述激光雷达望远镜的出光路径上，调节光阑的出光孔径，使包含至少二个波长的出射光穿过所述光阑后被分光模块分开，光功率计检测各波长光的发射能量Ni；i＝1、2…N，N为正整数；
第一反射镜设置在所述激光雷达望远镜的一侧的所述光阑的下游的光路上，所述分光模块设置激光雷达望远镜的另一侧的光路上；调节光阑的出光孔径，所述出射光穿过所述光阑后被所述第一反射镜反射，穿过所述激光雷达望远镜后被所述分光模块分光，光功率计检测各波长光的接收能量ni；i＝1、2…N，N为正整数；
根据所述发射能量和接收能量，从而获知所述激光雷达对各波长光的接收效率i＝1、2…N，N为正整数。
8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于：所述分光模块包括二个谐波分离片及第二反射镜。
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