CN110515057A - 一种收发一体的多方向光学准直收发装置 - Google Patents

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秦胜光
王希涛
吴松华
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Abstract

一种收发一体的多方向光学准直收发装置，可应用于激光雷达准直及接收系统。包括光开关、透镜及复合抛物面反射环组成多波束收发一体结构，实现垂直光束、周边固定倾角光束的多方向发射及对应方向的回波接收。根据使用需求，复合抛物面反射环可实现设计倾斜角度下任意方向与数量的光束准直与回波接收，满足不同激光雷达测量的光路收发需求。

Description

一种收发一体的多方向光学准直收发装置
技术领域
本发明涉及一种收发一体的多方向光学准直收发装置，具体可用于激光雷达领域，实现多方向收发一体探测。
背景技术
激光雷达作为一种日趋成熟的产品，在大气信息探测，如风速，温度，湿度，气溶胶，云等信息具有十分重要的作用。在激光雷达应用中，有多方向探测需求，如风场测量等。
发明内容
本发明的目的是提供一种紧凑的收发一体的多方向光学准直收发装置，实现多个方向的发射应用。本发明的结构不限于波束应用的数量，在确定的中心光轴偏转角度确定的前提下，可实现任意方向的发射，为不同算法的兼容性应用提供了便利。
本发明采用光开关、透镜及复合抛物面反射环搭建光学系统，激光接入光开关，光开关具有多个光纤输出端口。其中一个光纤输出端口固定在透镜焦点处，将出射光准直为垂直光束。其余光纤输出端固定在复合抛物面反射环焦点处，经过复合抛物面反射环反射后变为平行光，同中心垂直光束呈固定角度倾斜发射。回波分别经过透镜、复合抛物面反射环聚焦后，由相同光路通过光开关返回至入射光纤。
同一时间，光开关的入射光路同其中一路出射光纤相通，相通关系的对应及切换可由上位机控制，以此实现多个方向的轮流循环光束发射。
复合抛物面反射环为圆周对称结构，因此其焦点位置在空间上成圆周分部。定位在其焦点圆周上的点光源，均可通过复合抛物面反射环准直为特定偏转角的平行光。因此根据实际需要，光开关输出多路信号，均可通过同一个复合抛物面反射环实现准直发射。可以灵活的选择探测模式。
复合抛物面反射环，将发射光反射准直后，光束同中心垂直方向的夹角由反射镜的面型设计参数决定。因此，可以根据实际角度需求，设计对应复合抛物面反射环。不同的复合抛物面反射环参数可实现不同偏转角度的发射。
收发一体的多方向光学准直收发系统还有利于压缩实际应用中系统保护光窗尺寸。由于在空间中，倾斜发射同中心垂直发射之间具有重合空间，因此本收发系统在实际使用中，有利于压缩光路中保护光窗的尺寸大小。
附图说明
图1是本发明使用透镜与复合抛物面反射环的整体系统结构示意图。
图2是本发明使用透镜与复合抛物面反射环的实物效果及光路图。
其中，1.光开关，2.透镜，3.复合抛物面反射环。
具体实施方式
如图1所示，本发明的采用透镜及抛物面反射环搭建光学系统，激光接入光开关1输出多个端口，激光通过对应的输出端口分别经透镜2、复合抛物面反射环3准直为平行光向多个方向出射。回波分别经过透镜、复合抛物面反射环聚焦后，由相同光路通过光开关1返回至出射光纤。
同一时间，光开关1的入射光路同其中一路出射光纤相通，相通关系的对应及切换可由上位机控制，以此实现多个方向的轮流循环光束发射。图2为系统实物效果及对应光路示意图。
复合抛物面反射环为圆周对称结构，因此其焦点位置在空间上成圆周分部，定位在其焦点圆周上的点光源，均可通过复合抛物面反射环准直为特定偏转角的平行光，因此周围倾斜发射的光路数量不受限制。光纤出射端固定在复合抛物面反射环的焦点圆周位置处，即可实现不同方向的灵活探测。同时，光开关的具体通道数量同样可根据实际需求灵活选择型号。

Claims (4)

1.一种收发一体的多方向光学准直收发装置，发射光经光开关1切换不同光路，经过透镜2、复合抛物面反射环3准直为平行光进行发射，回波可由相同部件接收至出光光纤。其特征在于光开关输出光纤固定在透镜焦点处，提供垂直方向准直发射光束；光开关其余输出光纤固定在复合抛物面反射环焦点处，提供与垂直方向呈固定倾角的4个不同方向的准直发射光束。
2.如权利要求1所描述的收发一体的多方向光学准直收发装置，其特征在于通过光开关的切换，可实现垂直方向、倾斜发射方向的循环测量。
3.如权利要求1所描述的收发一体的多方向光学准直收发装置，其特征在于光开关切换的光路数量，可根据实际应用数量增加或减小。
4.如权利要求1所描述的收发一体的多方向光学准直收发装置，其特征在于圆周对称结构的复合抛物面反射环的应用，位于复合抛物面反射环焦点圆周处的点光源均可通过复合抛物面反射环准直后形成平行光，并不限制倾斜光束的数量，可根据实际系统结构及算法需求，利用同一个复合抛物面反射环实现多个方向的发射光束准直与回波接收。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111679285A (zh) * 2020-06-16 2020-09-18 青岛镭测创芯科技有限公司 一种飞机尾涡光学探测方法及装置

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