合成孔径激光成像雷达收发同轴光学天线的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种合成孔径激光成像雷达收发同轴光学天线，包括发射光学天线和接收光学天线，发射光学天线的发射光束经由反射镜与接收光学天线同光轴，望远镜系统后焦面处设有光调制器。本发明以合成孔径和外差接收技术为基础，发射天线与接收天线设计为一体结构，同轴收发，结构更紧促简单、更紧促牢靠，发射和接收更容易匹配，失配角要求变低，利用光调制器实时消除接收信号二次项相位影响，保证接收到较高的信噪比和较大的接收视场，实现合成孔径宽幅成像。
【专利说明】合成孔径激光成像雷达收发同轴光学天线
【技术领域】
[0001]本发明属于合成孔径激光成像雷达【技术领域】，尤其涉及一种合成孔径激光成像雷达收发同轴光学天线。
【背景技术】
[0002]合成孔径激光成像雷达(SAIL)原理来源于微波合成孔径雷达，是能够在远距离实现厘米量级分辨率的唯一光学成像手段。但激光波长比微波波长小3 - 6个数量级，因此其信号发射和接收又具有了光学领域的新要求。合成孔径激光成像雷达方位向分辨率主要取决于光学发射天线的有效口径，并且与天线口径直径成正比，因此为了获得大的光学足趾和高的分辨率，发射天线口径一般较小；为了获得较高的回波信号强度及外差信号信噪比，要求外差接收的视场与激光发射的发散视场相同，且外差接收天线口径越大越好(参见[1]R.L.Lucke, L.J.Rickard, M.Bashkansky, J.Reint jes, E.E.Funk.Syntheticaperture ladar(SAL)-Fundamental theory, Design equations for a satellitesystem, and Laboratory demonstration2002, Naval Research Laboratory report NRL/FR/7218-02-10 ；[2]刘立人.合成孔径激光成像雷达(III):双向环路发射接收望远镜[J].光学学报，2008，28 (7)，1405-1410.)。然而由于大口径加工工艺限制，接收口径总是有限，所能够接收到的目标回波信号很小，大的接收口径同时又带来接收视场降低，这将严重影响信号探测难度和雷达系统性能(参见[3] Steven M.Beck, Joseph R.Buck, WalterF.Buell etal..Synthetic-aperture imaging laser radar:laboratory demonstrationand signal processing[J].Appl.0pt., 2005, 44(35):7621-7629.)
[0003]先前技术[4] (A.E.Siegman.The antenna properties of optical heterodynereceivers [J], Pr0.1EEE, 1966，54 (10): 1350-1356)曾给出 了光学外差接收的天线理论:天线接收立体角和接收口径的有效面积乘积近似等于波长的平方，因此理论上接收视场和有效接收孔径总是此消彼长的关系。对于合成孔径激光成像雷达，先前技术[5](闻爱民，刘立人，周煜，孙建锋.通用的合成孔径激光成像雷达光学天线，实用新型专利，申请号:200920066851.0)提出了一种通用的合成孔径激光成像雷达光学天线结构，但是该装置发射望远镜和接收望远镜通过一个公用的主望远镜集装在一起，必须发射接收分时进行，且最大视场角仅由光学天线口径的衍射极限决定，视场有限。先前技术[6](刘立人.合成孔径激光成像雷达的透镜焦面阵列外差接收光学天线，发明专利，申请号:200910056646.0)提出采用透镜焦面处平衡阵列探测器实现宽幅多通道信号接收成像，可以突破文献[4]所述的光学外差接收天线理论的限制，获得较大接收视场；但是没有考虑消除回波信号的二次相位的影响，透镜口径尺寸依旧无法做到很大，且无法调整本振光斑、信号光光斑和阵列探测器单元的相对面积关系，接收的信号光强度利用率有限，最终成像信噪比较低；方案中实施例所提及的卡塞格伦望远系统，次镜是抛物面形反射镜，彗差很大，可用视场较小，实际应用中会限制阵列探测的有效视场，不适合大视场合成孔径激光成像雷达应用。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明旨在提供一种实时消除接收信号二次项相位影响、实现高质量合成孔径成像的合成孔径激光成像雷达收发同轴光学天线。
[0005]技术方案:一种合成孔径激光成像雷达收发同轴光学天线，包括发射光学天线，包括光源、沿光源光路设置的发射天线孔径光阑和反射镜；
[0006]接收光学天线，包括目标回波、沿目标回波入射方向依次设有的接收天线孔径光阑、望远镜系统、会聚透镜、合束镜及平衡阵列探测系统；
[0007]发射光学天线的发射光束经由反射镜与接收光学天线同光轴，望远镜系统后焦面处设有光调制器。经过调制的本振光参考光与经过光调制器相位补偿后的会聚光于合束镜混频合束，由位于所述的会聚透镜后焦面处的平衡阵列探测系统外差接收。
[0008]所述光调制器为相位型液晶空间光调制器。
[0009]所述相位型液晶空间光调制器的调制信号的表达式为:
【权利要求】
1.一种合成孔径激光成像雷达收发同轴光学天线，包括: 发射光学天线，包括光源、沿光源光路设置的发射天线孔径光阑和反射镜； 接收光学天线，包括目标回波、沿目标回波入射方向依次设有的接收天线孔径光阑、望远镜系统、会聚透镜、合束镜及平衡阵列探测系统； 其特征在于，发射光学天线的发射光束经由反射镜与接收光学天线同光轴，望远镜系统后焦面处设有光调制器。
2.根据权利要求1所述的合成孔径激光成像雷达收发同轴光学天线，其特征在于，所述光调制器为相位型液晶空间光调制器。
3.根据权利要求2所述的合成孔径激光成像雷达收发同轴光学天线，其特征在于，所述相位型液晶空间光调制器的调制信号的表达式为:
4.根据权利要求1所述的合成孔径激光成像雷达收发同轴光学天线，其特征在于，所述会聚透镜的前焦面处设有会聚透镜光阑，会聚透镜光阑紧贴在所述光调制器上。
5.根据权利要求4所述的合成孔径激光成像雷达收发同轴光学天线，其特征在于，所述会聚透镜光阑、发射天线孔径光阑及接收天线孔径光阑同时为方形孔径或圆形孔径。
6.根据权利要求5所述的合成孔径激光成像雷达收发同轴光学天线，其特征在于，所述会聚透镜光阑设有孔径尺寸调节机构。
7.根据权利要求1所述的合成孔径激光成像雷达收发同轴光学天线，其特征在于，所述平衡阵列探测系统包括波片、偏振分光棱镜、第一光电探测阵列、第二光电探测阵列、加法器和平衡接收阵列电路，波片为λ/2或λ/4波片，波片设置在偏振分光棱镜之前，第一光电探测阵列和第二光电探测阵列位于所述会聚透镜的后焦面处；加法器的输入端分别与所述的第一光电探测阵列和第二光电探测阵列的输出端相连；加法器的输出端与平衡接收阵列电路的输入端相连。
8.根据权利要求1所述的合成孔径激光成像雷达收发同轴光学天线，其特征在于，所述望远镜系统包括接收望远镜物镜主镜、接收望远镜物镜次镜、接收望远镜目镜，所述接收天线孔径光阑位于接收望远镜物镜主镜的前焦面处；接收望远镜物镜主镜的凹反射面与接收望远镜物镜次镜的凹反射面相对，接收望远镜物镜主镜的焦点和接收望远镜物镜次镜的前焦点重合，接收望远镜目镜的前焦点和接收望远镜物镜次镜的后焦点重合。
9.根据权利要求8所述的合成孔径激光成像雷达收发同轴光学天线，其特征在于，所述接收望远镜物镜主镜为抛物面反射镜，所述接收望远镜物镜次镜为椭球面反射镜。
10.根据权利要求1所述的合成孔径激光成像雷达收发同轴光学天线，其特征在于，所述发射光学天线还包括用于隔离目标回波信号对光源干扰的光隔离系统，光隔离系统位于所述发射天线孔径光阑之前。
【文档编号】G01S7/481GK103954955SQ201410172862
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】卢栋, 许俊, 周军, 职亚楠, 姚红权, 张雷 申请人:南京先进激光技术研究院