CN219105160U - 一种基于单探测器的偏振激光雷达 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及偏振激光雷达，具体涉及一种基于单探测器的偏振激光雷达，包括发射望远镜、接收望远镜和激光器，激光器的前方设有改变激光偏振方向的普克尔盒，普克尔盒与普克尔盒驱动器电性连接，发射望远镜的后方设有将普克尔盒的出射光反射至发射望远镜的反射镜，接收望远镜的前方设有用于限制接收望远镜视场角的光阑，光阑的前方设有用于滤除太阳背景光的滤光片，滤光片的前方设有将滤光片的出射光透射至汇聚透镜的偏振棱镜，偏振棱镜的前方设有用于探测偏振信号的探测器；本实用新型提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的探测成本较高，以及需要人工定期校准的缺陷。
Description
技术领域
本实用新型涉及偏振激光雷达，具体涉及一种基于单探测器的偏振激光雷达。
背景技术
激光雷达是一种大气主动遥感手段，能够实现对气溶胶的垂直、水平分布探测，具有高时间分辨率、高空间分辨率、探测距离远等优点。其中，偏振激光雷达不仅可以探测大气气溶胶的分布信息，还可以依据后向散射信号的偏振状态获取气溶胶的形态，进一步可以分辨气溶胶的类型。
目前，国内外不少科研院所都开展了对偏振激光雷达的研制工作，并进行了相关探测实验。但是，这些偏振激光雷达基本上都采用双探测器分别探测平行偏振信号、垂直偏振信号，一方面探测成本较高，另一方面由于探测器的响应度不一样，使用过程中的老化速率不一样，以及其他的环境因素影响会导致测量出的退偏振比存在较大误差，需要人工定期校准来减小误差，使用起来比较麻烦。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本实用新型提供了一种基于单探测器的偏振激光雷达，能够有效克服现有技术所存在的探测成本较高，以及需要人工定期校准的缺陷。
(二)技术方案
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
一种基于单探测器的偏振激光雷达，包括发射望远镜、接收望远镜和激光器，所述激光器的前方设有改变激光偏振方向的普克尔盒，所述普克尔盒与普克尔盒驱动器电性连接，所述发射望远镜的后方设有将普克尔盒的出射光反射至发射望远镜的反射镜；
所述接收望远镜的前方设有用于限制接收望远镜视场角的光阑，所述光阑的前方设有用于滤除太阳背景光的滤光片，所述滤光片的前方设有将滤光片的出射光透射至汇聚透镜的偏振棱镜，所述偏振棱镜的前方设有用于探测偏振信号的探测器。
优选地，还包括工控机，所述工控机与激光器电性连接，所述激光器与普克尔盒驱动器电性连接。
优选地，所述激光器在工控机发出的出光指令控制下，向普克尔盒发出激光脉冲，同时向普克尔盒驱动器发出与激光脉冲同步的触发电信号，所述普克尔盒驱动器在触发电信号的作用下控制普克尔盒。
优选地，还包括采集卡，所述采集卡与普克尔盒驱动器、探测器、工控机电性连接。
优选地，所述采集卡接收经过普克尔盒驱动器的触发电信号，所述采集卡在触发电信号的作用下采集探测器的输出信号，并将采集到的输出信号发送至工控机。
(三)有益效果
与现有技术相比，本实用新型所提供的一种基于单探测器的偏振激光雷达，在偏振激光雷达的发射光路中设置普克尔盒，利用普克尔盒来改变每个发射激光脉冲的偏振方向，从而通过单个探测器即可实现回波信号的平行偏振信号、垂直偏振信号探测，整体结构简单，探测成本较低，并且由于仅采用单个探测器进行探测，因此无需进行人工定期校准，使用起来更加方便。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。
图1为本实用新型的结构原理图；
图2为本实用新型中探测器输出信号的偏振方向及波形示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
一种基于单探测器的偏振激光雷达，如图1所示，包括发射望远镜2、接收望远镜1和激光器4，激光器4的前方设有改变激光偏振方向的普克尔盒5，普克尔盒5与普克尔盒驱动器14电性连接，发射望远镜2的后方设有将普克尔盒5的出射光反射至发射望远镜2的反射镜6；
接收望远镜1的前方设有用于限制接收望远镜1视场角的光阑8，光阑8的前方设有用于滤除太阳背景光的滤光片9，滤光片9的前方设有将滤光片9的出射光透射至汇聚透镜11的偏振棱镜10，偏振棱镜10的前方设有用于探测偏振信号的探测器12。
还包括工控机3，工控机3与激光器4电性连接，激光器4与普克尔盒驱动器14电性连接。
激光器4在工控机3发出的出光指令控制下，向普克尔盒5发出激光脉冲，同时向普克尔盒驱动器14发出与激光脉冲同步的触发电信号，普克尔盒驱动器14在触发电信号的作用下控制普克尔盒5。
还包括采集卡13，采集卡13与普克尔盒驱动器14、探测器12、工控机3电性连接。
采集卡13接收经过普克尔盒驱动器14的触发电信号，采集卡13在触发电信号的作用下采集探测器12的输出信号，并将采集到的输出信号发送至工控机3。
工控机3向激光器4发送出光指令，激光器4在工控机3的控制下，向普克尔盒5发出激光脉冲，同时向普克尔盒驱动器14发出与激光脉冲同步的触发电信号。当激光器4发出第一个激光脉冲时，普克尔盒驱动器14不输出电压，此时激光脉冲直接透过普克尔盒5，激光偏振方向与激光器4发出激光的偏振方向保持一致，再通过反射镜6调整后到发射望远镜2发射至大气中。
接收望远镜1接收到激光与大气相互作用的后向散射信号，通过光阑8和滤光片9后，平行偏振信号再通过偏振棱镜10透射至汇聚透镜11，并聚焦在探测器12的接收面上，而垂直偏振信号通过偏振棱镜10反射后不做处理。采集卡13接收经过普克尔盒驱动器14的触发电信号，在触发电信号的驱动下对探测器12的输出信号进行采集，并将采集到的输出信号发送至工控机3，完成第一个激光脉冲下平行偏振信号的采集。
当激光器4发出第二个激光脉冲时，普克尔盒驱动器14输出高电压，使得普克尔盒5将激光偏振方向与激光器4发出激光的偏振方向调节至相差90°，再通过反射镜6调整后到发射望远镜2发射至大气中。
接收望远镜1接收到激光与大气相互作用的后向散射信号，通过光阑8和滤光片9后，垂直偏振信号再通过偏振棱镜10透射至汇聚透镜11，并聚焦在探测器12的接收面上，而平行偏振信号通过偏振棱镜10反射后不做处理。采集卡13接收经过普克尔盒驱动器14的触发电信号，在触发电信号的驱动下对探测器12的输出信号进行采集，并将采集到的输出信号发送至工控机3，完成第二个激光脉冲下垂直偏振信号的采集。
按照上述过程，对第1、3、5、…、2n+1个激光脉冲不改变偏振方向进行采集(采集平行偏振信号)；对第2、4、6、…、2n个激光脉冲改变偏振方向进行采集(采集垂直偏振信号)，如图2所示。
一般为了提高信号质量，将第1、3、5、…、2n+1个激光脉冲下的探测信号进行累加平均，得到某高度处激光与大气相互作用的后向散射信号的平行分量Ps；将第2、4、6、…、2n个激光脉冲下的探测信号进行累加平均，得到某高度处激光与大气相互作用的后向散射信号的垂直分量Pp。采用下式即可得到某高度处大气的退偏振比δ：
δ＝Ps/Pp
通过上式计算不同高度处大气的退偏振比δ，即可得到大气退偏振比的垂直分布廓线δ(r)。
本申请技术方案中所涉及电器元件的引脚功能均可在技术资料上查看，而这些电器元件的电路连接关系可根据技术资料进行连接，本领域技术人员有能力完成此项工作。
值得注意的是，本申请技术方案的目的仅是为了提供一种不同于现有技术的硬件配置，使技术人员能够在这样的硬件配置下实现进一步的开发，至于软件程序可在后期由本领域的编程人员根据实际效果需要进行编程。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种基于单探测器的偏振激光雷达，其特征在于：包括发射望远镜(2)、接收望远镜(1)和激光器(4)，所述激光器(4)的前方设有改变激光偏振方向的普克尔盒(5)，所述普克尔盒(5)与普克尔盒驱动器(14)电性连接，所述发射望远镜(2)的后方设有将普克尔盒(5)的出射光反射至发射望远镜(2)的反射镜(6)；
所述接收望远镜(1)的前方设有用于限制接收望远镜(1)视场角的光阑(8)，所述光阑(8)的前方设有用于滤除太阳背景光的滤光片(9)，所述滤光片(9)的前方设有将滤光片(9)的出射光透射至汇聚透镜(11)的偏振棱镜(10)，所述偏振棱镜(10)的前方设有用于探测偏振信号的探测器(12)。
2.根据权利要求1所述的基于单探测器的偏振激光雷达，其特征在于：还包括工控机(3)，所述工控机(3)与激光器(4)电性连接，所述激光器(4)与普克尔盒驱动器(14)电性连接。
3.根据权利要求2所述的基于单探测器的偏振激光雷达，其特征在于：还包括采集卡(13)，所述采集卡(13)与普克尔盒驱动器(14)、探测器(12)、工控机(3)电性连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202223486093.2U CN219105160U (zh) | 2022-12-27 | 2022-12-27 | 一种基于单探测器的偏振激光雷达 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN219105160U true CN219105160U (zh) | 2023-05-30 |
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ID=86427097
Family Applications (1)
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| CN202223486093.2U Active CN219105160U (zh) | 2022-12-27 | 2022-12-27 | 一种基于单探测器的偏振激光雷达 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN (1) | CN219105160U (zh) |
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2022
- 2022-12-27 CN CN202223486093.2U patent/CN219105160U/zh active Active
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