一种基于同轴光学及单光子探测技术的新型激光雷达及检测方法
专利汇可以提供一种基于同轴光学及单光子探测技术的新型激光雷达及检测方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种基于同轴光学及单 光子 探测技术的新型 激光雷达 系统及检测方法，通过将一定 频率 的脉冲激光通过同轴激光装置发射到大气中，大气会对激光产生散射作用，后向散射激光通过同轴接收镜接收后，将光线聚焦，然后投射到探测器上；探测器可以实现自动增益调节，一旦有光 信号 输入，会输出脉冲信号；脉冲信号通过射频线缆进入TCSPC 数据采集 装置中，该装置可以实现32ps的分辨 精度 ，因此可以准确的分辨信号的输入时间；信号采集后，后级 算法 会对数据进行实时处理，分析当前大气的状态，污染物的距离以及污染物的形态等。该雷达适于 云 高测试、团雾监测、污染物排放监测、激光测距、大气 气溶胶 监测、臭 氧 层测试、温湿度监测等等。，下面是一种基于同轴光学及单光子探测技术的新型激光雷达及检测方法专利的具体信息内容。
1.一种基于同轴光学及单光子探测技术的新型激光雷达，其特征在于，所述雷达包括：
同轴激光装置、3D振镜调节装置、单光子探测器、TCSPC数据采集装置，其中，所述同轴激光装置包括接收单元、发送单元、折射镜、偏振脉冲激光器，所述偏振脉冲激光器用于输出频率可控的脉冲激光信号，所述脉冲激光信号经过折射镜以及发送单元发射到大气中，所述接收单元用于接收大气对所述脉冲激光信号产生散射作用后的后向散射激光信号；
所述3D振镜调节装置，用于在接收到所述后向散射激光信号后，进行动态多维度角度调整光信号方向以及强度，自动校正光学偏差，实现光路的修正；
所述单光子探测器，用于在接收到修正后的所述散射激光信号后将光信号转换为电脉冲信号，并且通过动态调整工作电压实现自动增益控制，过滤无用光信号；
所述TCSPC数据采集装置，用于对接收到的经过过滤后的电脉冲信号进行分析处理，实现高端经度的距离测量以及高空间分辨率的大气数据分析。
2.根据权利要求1所述的基于同轴光学及单光子探测技术的新型激光雷达，其特征在于，所述同轴激光装置还包括加热装置，用于当环境温度低于激光器工作最佳温度时，对所述偏振脉冲激光器进行加热。
3.根据权利要求2所述的基于同轴光学及单光子探测技术的新型激光雷达，其特征在于，所述激光器最佳温度范围为15℃～35℃。
4.根据权利要求1所述的基于同轴光学及单光子探测技术的新型激光雷达，其特征在于，所述还包括制冷装置，所述制冷装置采用水冷模式，通过水泵推动液体流动，及时带走所述偏振脉冲激光器以及所述单光子探测器的热量，使得雷达工作在最佳的温度状态。
5.根据权利要求1所述的基于同轴光学及单光子探测技术的新型激光雷达，其特征在于，所述同轴激光装置的接收单元采用卡塞格林光学结构，所述发送单元与所述接收单元采用共轴设计，通过调节两级折射的发射角度，实现光路发射路径与卡塞林接收视场角处于同一个轴线上。
6.根据权利要求1所述的基于同轴光学及单光子探测技术的新型激光雷达，其特征在于，所述3D振镜调节装置通过所述TCSPC数据采集装置来控制，当所述单光子探测器输出信号过大时，趋于饱和状态时，微调所述3D振镜调节装置，使得进入所述单光子探测器的光信号减少，当所述单光子探测器输出信号偏弱时，趋于饱和状态时，微调所述3D振镜调节装置，使得进入所述单光子探测器的光信号增强。
7.根据权利要求1所述的基于同轴光学及单光子探测技术的新型激光雷达，其特征在于，所述单光子探测器采用工作在盖格模式的PMT或者APD来接收光子信号，通过动态调整工作电压来实现自动增益控制，所述单光子探测器的监测范围为10-9W—10-18W，通过所述单光子探测器中的门控电路过滤掉无用的光信号。
8.根据权利要求1所述的基于同轴光学及单光子探测技术的新型激光雷达，其特征在于，所述TCSPC数据采集装置的采集参数设置为6通道输入信号，1Gbps采样频率，32ps时间分辨率，4.8mm空间分辨率，其通信接口包括PCIE接口和网口。
9.一种基于如权利要求1-8所述的新型激光雷达的大气检测方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤一、向大气中发射脉冲激光信号，接收经过大气散射作用后的后向散射激光，并将光线聚焦；
步骤二、对聚焦后的激光信号判断是否出现光路偏移，如果出现偏移，则对光路进行自我修正，然后对光路信号进行检测，判断待检测的光信号容量大小，如果光信号过大，则减少待检测光信号的输入，如果光信号过小，则增强光信号的输入；
步骤三、判断输入的光信号是否属于有用信号，如果是无用信号则过滤，将有用的光信号转换为电脉冲信号后进行动态增益调节，最后对调节后的光信号进行数据分析处理，获取当前大气的状态参数。
一种基于同轴光学及单光子探测技术的新型激光雷达及检测
方法
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