[实用新型]激光雷达多波长相近的波分复用探测系统

摘要

本专利公开了一种激光雷达多波长相近的波分复用探测系统。它包括透镜，两个偏振分束器‑格兰偏振棱镜，五片四分之一波片，四个会聚透镜，四个探测器，四个F‑P标准具，反射镜，四片环境光滤波片。它能将望远镜接收到的激光雷达回波中不超过4个波长组分的光能量分开探测。当回波中包含4个波长相近的组分时，每个波长的激光回波都会依其所含偏振分量的方向选择不同的路径行进最终到达指定的一个探测器而不会进入其他三个探测器，实现波分复用探测。本专利的优点在于系统能够探测到激光雷达回波中混合的不超过四个相近波长的各组分的能量，探测效率高，不依赖各波长入射光的偏振态组成，可用于其他需要分离多个相近波长并探测各波长光能量的场合。

主权项

一种激光雷达多波长相近的波分复用探测系统，包括，透镜(1)，第一偏振分束器‑格兰偏振棱镜(2)和第二偏振分束器‑格兰偏振棱镜(3)，第一四分之一波片(6)、第二四分之一波片(7)、第三四分之一波片(8)、第四四分之一波片(9)、第五四分之一波片(4)，第一会聚透镜(24)、第二会聚透镜(25)、第三会聚透镜(18)、第四会聚透镜(19)，第一探测器(23)、第二探测器(22)、第三探测器(20)、第四探测器(21)，第一F‑P标准具(12)、第二F‑P标准具(13)、第三F‑P标准具(10)、第四F‑P标准具(11)，反射镜(5)，第一环境光滤波片(15)、第二环境光滤波片(14)、第三环境光滤波片(17)、第四环境光滤波片(16)，其特征在于：从望远镜焦点处发出的激光雷达回波，经过透镜(1)折射后变成平行光束，它包含四个波长相近的组分，即中心波长分别为λ1、λ2、λ3、λ4的组分，下面我们以λi代表中心波长在λi处的光组分；平行光束第一次经过第一格兰偏振棱镜(2)，其中的水平偏振光被第一格兰偏振棱镜(2)反射，进入第一四分之一波片(6)并且变成圆偏振光，然后进入第一F‑P标准具(12)，圆偏振光中的λ1成分穿透第一F‑P标准具(12)，到达第一会聚透镜(24)，最终被第一探测器(23)检测到；而圆偏振光束中λ2、λ3、λ4组分会被第一F‑P标准具(12)反射，再次透过第一四分之一波片(6)，圆偏振光变为线偏振光，偏振方向旋转90°成为垂直偏振光，从而透过第一格兰偏振棱镜(2)，到达第三四分之一波片(8)，再变成圆偏振光，这里圆偏振光遭遇第三F‑P标准具(10)，圆偏振光束中的λ4光组分穿透第三F‑P标准具(10)，从而经过第三环境光滤波片(17)、第三会聚透镜(18)后被第三探测器(20)所检测；圆偏振光束中的λ2、λ3组分光则被第三F‑P标准具(10)反射，再次透过第三四分之一波片(8)变成水平偏振光，被第一格兰偏振棱镜(2)反射，并射向第二格兰偏振棱镜(3)，再被第二格兰偏振棱镜(3)反射，穿过第二四分之一波片(7)后变成圆偏振光，这里的圆偏振光遭遇第二F‑P标准具(13)，其中的λ2组分光全部透过第二F‑P标准具(13)，经过第二环境光滤波片(14)和第二会聚透镜(25)，最终被第二探测器(22)检测到；而第二四分之一波片(7)后的圆偏振光中的λ3组分光被第二F‑P标准具(13)反射回来，再次经过第二四分之一波片(7)，变成垂直偏振光，因而它变得能够穿过第二格兰偏振棱镜(3)，到达并又穿过第四四分之一波片(9)，变成圆偏振光，该圆偏振光中的λ3组分光透过第四F‑P标准具(11)，经过第四环境光滤波片(16)和第四会聚透镜(19)，而被第四探测器(21)检测到；最初从透镜(1)通过的平行光束中的垂直偏振方向光组分透过第一格兰棱镜(2)到达第二格兰棱镜(3)；它会透过第二格兰偏振棱镜(3)，到达第五四分之一波片(4)，穿过第五四分之一波片(4)之后变成圆偏振光，此圆偏振光被反射镜(5)反射回来，再次穿过四分之一波片(4)，还原成线偏振光，但是偏振方向旋转90°变成水平偏振态，此水平偏振光束被第二格兰偏振棱镜(3)反射，经过第四四分之一波片(9)后变成圆偏振光，圆偏振光中的λ3组分第四透过F‑P标准具(11)，经过第四环境光滤波片(16)和第四会聚透镜(19)，最终被第四探测器(21)检测；圆偏振光中的剩余部分包含λ1、λ2、λ4三种组分光，被第四F‑P标准具(11)沿原路反射回来，再次从背面透过第四四分之一波片(9)，圆偏振光又还原成线偏振光，偏振方向旋转90°变成垂直偏振方向，垂直偏振光透过第二格兰偏振棱镜(3)，到达对面的第二四分之一波片(7)，变成圆偏振光，圆偏振光入射第二F‑P标准具(13)，圆偏振光中λ2组分光全部透过第二F‑P标准具(13)，剩余部分圆偏振光包含λ1、λ4光组分，被第二F‑P标准具(13)反射回来，再次从背面透过第二四分之一波片(7)变成线偏振光，偏振方向旋转90°变成水平偏振光，遭遇第二格兰偏振棱镜(3)之后，被第二格兰偏振棱镜(3)反射，向第一格兰偏振棱镜(2)方向行进，遇到第一格兰偏振棱镜(2)后被它反射，然后穿过第三四分之一波片(8)，变成圆偏振光，入射到第三F‑P标准具(10)，圆偏振光中λ4光组分完全透过第三F‑P标准具(10)，经过第三环境光滤波片(17)和第三会聚透镜(18)后，被第三探测器(20)检测到，剩余部分是λ1光组分的圆偏振光，被第三F‑P标准具(10)反射回来，从背面在此穿过第三四分之一波片(8)，变成线偏振光，且偏振方向旋转90°变成垂直偏振光，然后再次遭遇到第一格兰偏振棱镜(2)，透过第一格兰偏振棱镜(2)，然后穿过第一四分之一波片(6)，变成圆偏振光，此圆偏振光入射第一F‑P标准具(12)，圆偏振光中的λ1光组分透过第一F‑P标准具(12)，再经过第一环境光滤波片(15)和第一会聚透镜(24)，最终被第一探测器(23)检测到。