一种多波束单光子探测激光雷达.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113640813A(43)申请公布日2021.11.12(21)申请号202110982533.4(22)申请日2021.08.25(71)申请人中科翼安（深圳）科技有限公司地址518000广东省深圳市前海深港合作区南山街道临海大道59号海运中心口岸楼3楼C377(地址库系统编码79)(72)发明人夏海云裘家伟(74)专利代理机构北京华际知识产权代理有限公司11676代理人刘文康(51)Int.Cl.G01S17/02(2020.01)G01S17/95(2006.01)G01S7/481(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种多波束单光子探测激光雷达(57)摘要本发明公开了一种多波束单光子探测激光雷达，包括种子光激光器、光纤隔离器、声光调制器、第一脉冲光纤放大器、多通道光纤分束器、脉冲光纤放大器、环行器、多波束收发望远镜、单光子探测器与多通道数字采集卡，所述种子光激光器的光源点通过光纤连接光纤隔离器的输入端，所述光纤隔离器的输出端通过光纤连接声光调制器的信号输入端；本发明采用大视场多线激光输出，可同时探测N个视场的目标距离、仰角、方位和风场；采用大视场角的激光多线输出，在保障探测距离的同时增大了探测视场角范围；搭配水平扫描装置，可以实现高速三维空间大气和目标探测；采用单台种子光激光器驱动N台激光放大器的方法，节省了多台种子光激光器的成本。CN113640813ACN113640813A权利要求书1/2页1.一种多波束单光子探测激光雷达，包括种子光激光器A、光纤隔离器B、声光调制器C、第一脉冲光纤放大器D、多通道光纤分束器E、脉冲光纤放大器F、环行器G、多波束收发望远镜H、单光子探测器I与多通道数字采集卡J，其特征在于：所述种子光激光器A的光源点通过光纤连接光纤隔离器B的输入端，所述光纤隔离器B的输出端通过光纤连接声光调制器C的信号输入端，所述声光调制器C的信号输出端通过光纤连接第一脉冲光纤放大器D的信号输入端，所述第一脉冲光纤放大器D的信号输出端通过光纤连接多通道光纤分束器E的信号输入端口，所述多通道光纤分束器E的输出端口通过光纤连接N个第二脉冲光纤放大器F的输入端口，N个所述的第二脉冲光纤放大器F的输出端口分别通过光纤连接N个环行器G的第一端口，N个所述的环行器G的第二端口通过光纤连接多波束收发望远镜H，N个所述的环行器G的第三端口通过光纤连接单光子探测器I的输入端口，所述单光子探测器I的输出端口电信号连接多通道数字采集卡J。2.根据权利要求1所述的一种多波束单光子探测激光雷达，其特征在于：所述多波束收发望远镜H为形成扇形空间激光线阵。3.根据权利要求1所述的一种多波束单光子探测激光雷达，其特征在于：所述声光调制器C的调制结果为脉冲光。4.根据权利要求1所述的一种多波束单光子探测激光雷达，其特征在于：所述种子光激光器A输出的波长可为紫外光、可见光或红外光。5.根据权利要求1所述的一种多波束单光子探测激光雷达，其特征在于：所述单光子探测器I为SiAPD探测器、PMT探测器、InGaAsAPD探测器、频率上转换单光子探测器或超导纳米线单光子探测器。6.根据权利要求1所述的一种多波束单光子探测激光雷达，其特征在于：所述多波束收发望远镜H耦合的光纤为多模光纤。7.基于权利要求1‑6所述的一种多波束单光子探测激光雷达，其特征在于，装置工作流程包括如下步骤：步骤1、通过种子光激光器A产生单模窄线宽稳频连续光；步骤2、通过光纤隔离器B对单模窄线宽稳频连续光进行隔离；步骤3、隔离后的单模窄线宽稳频连续光进入声光调制器C，声光调制器C调制获得脉冲光；步骤4、脉冲光通过光纤导入第一脉冲光纤放大器D，通过第一脉冲光纤放大器D进行功率放大，获得第一次功率放大脉冲光；步骤5、第一次功率放大脉冲光通过多通道光纤分束器E进行均分，获得n股功率相等的脉冲光；步骤6、N股功率相等的脉冲光分别独立流向对应的第二脉冲光纤放大器F，通过对应的第二脉冲光纤放大器F将器流入的分股后的脉冲光进行再次放大，获得第二次功率放大脉冲光；步骤7、N股第二次功率放大脉冲光通过光纤导入对应的环行器G，环行器G对第二次功率放大脉冲光进行单向隔离；步骤8、环行器G的第二端口将第二次功率放大脉冲光通过光纤导向多波束收发望远镜H，而后通过多波束收发望远镜H将第二次功率放大脉冲光阵列发射，并对反射脉冲光进行2CN113640813A权利要求书2/2页接收；步骤9、反射的脉冲光通过多模光纤回传反馈至环行器G，而后通过环行器G的第三端口导出，获得反馈脉冲光；步骤10、反馈脉冲光通过光纤进入单光子探测器I，通过单光子探测器I对反馈脉冲光进行感应，继而获得感应电信号；步骤11、单光子探测器