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光波导相控阵激光雷达接收系统设计

吴超 刘春波 韩香娥

吴超, 刘春波, 韩香娥. 光波导相控阵激光雷达接收系统设计[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1030003-1030003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1030003
引用本文: 吴超, 刘春波, 韩香娥. 光波导相控阵激光雷达接收系统设计[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1030003-1030003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1030003
Wu Chao, Liu Chunbo, Han Xiang'e. Design of waveguide optical phased array ladar receiving system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(10): 1030003-1030003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1030003
Citation: Wu Chao, Liu Chunbo, Han Xiang'e. Design of waveguide optical phased array ladar receiving system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(10): 1030003-1030003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1030003

光波导相控阵激光雷达接收系统设计

doi: 10.3788/IRLA201645.1030003
基金项目: 

国家部委预研基金(62401110309);国家自然科学基金(61401341);陕西省自然科学基础研究计划(2012JQ8024)

详细信息
    作者简介:

    吴超(1989-),男,硕士生,主要从事激光雷达方面的研究。Email:wuchaosust@163.com

  • 中图分类号: TN958.98

Design of waveguide optical phased array ladar receiving system

  • 摘要: 针对光波导相控阵扫描角度大、速度高的特点,设计了光波导相控阵激光雷达的接收系统。该系统采用大视场凝视型的单孔径接收望远镜和APD阵列探测器,进行目标信号的接收转换与目标角度测量;同时采用微透镜阵列(MLA)以弥补APD阵列产生的探测视场空白,提高回波信号能量利用率。首先给出了设计的总体方案,选择并设计了系统的具体参数;针对选择的器件参数,根据激光雷达方程对系统的性能进行了分析。研究结果表明:所设计的接收系统具有体积小、结构紧凑的特点,性能指标可满足相控阵激光雷达的探测需要。
  • [1] Yan Aimin, Zhi Ya'nan, Sun Jianfeng, et al. Recent development of optical phased array scanning technology[J]. Laser Optoelectronics Progress, 2011, 48(10):49-55. (in Chinese)
    [2] Jin Yadong, Yan Aimin, Hu Zhijuan, et al. Research progress of optical waveguide phased array scanner[J]. Laser Optoelectronics Progress, 2014, 51(8):16-23. (in Chinese)
    [3] Xue Jingjing, Liu Chunbo, Han Xiang'e. Optimization design of optical waveguide phased array structure[J]. Acta Optica Sinica, 2012, 32(F12):276-280. (in Chinese)
    [4] Shi Shunxiang, Li Jiali, Wang Guangsheng, et al. A new type of rapid narrow laser beam electro optic scanner[J]. Acta Optica Sinica, 2002, 22(11):1318-1322. (in Chinese)
    [5] Xue Peiyao, Wu Yao, Feng Qian, et al. Design of the large field optical system for four-quadrant detecting[J]. Chinese Optics, 2014, 22(6):1454-1460. (in Chinese)
    [6] Meng Qingji, Zhang Xuyan, Zhou Ling, et al. Key technologies of airborne laser 3D detection imaging system[J]. Chinese Optics, 2011, 4(3):327-339. (in Chinese)
    [7] Liu Xiaomin. The study of non-vignetting receiving features of optical system for electro-optic detecting[J]. Journal of Applied Optics, 1999, 20(5):5-7. (in Chinese)
    [8] Zhang Shuqing, Wang Jingyang, Wang Zhile, et al. Design of infrared optical system for mulit-target compounded simulator[J]. Optics and Precision Engineering, 2014, 22(6):1454-1460. (in Chinese)
    [9] Philip Gatt, Steven Johnson, Terry Nichols. Geiger-mode avalanche photodiode ladar receiver performance characteristics and detection statistics[J]. Appl Opt, 2009, 48(17):3261-3276.
    [10] Zhang Dayong, Wu Wenqi, Wu Meiping. Calibration technology of airborne lidar[J]. Optics and Precision Engineering, 2009, 17(11):2806-2813. (in Chinese)
    [11] Zheng Ruitong, Wu Guanhao. Pulsed one-dimensional scannerless LiDAR system based on linear APD array[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(1):96-100. (in Chinese)
    [12] Li Fan, Wu Shuangyang, Yang Hongguo, et al. Multi element array detecting technology of ladar[J]. Infrared and Laser Engineering, 2009, 38(2):295-299. (in Chinese)
    [13] Sun Yanjun, Leng Yanbing, Chen Zhe, et al. Square aperture spherical microlens array for infrared focal plane[J]. Acta Optica Sinica, 2012, 41(4):399-403. (in Chinese)
    [14] Ke Caijun, Yi Xinjian. Research on microlens array for improving the fill factor of CCD image sensors[J]. Infrared and Laser Engineering, 2004, 33(2):209-212. (in Chinese)
    [15] Dai Yongjiang. The Principle of Laser Radar[M]. Beijing:National Defence Industry Press, 2002. (in Chinese)
  • [1] 曹杰, 郝群, 张芳华, 徐辰宇, 程阳, 张佳利, 陶禹, 周栋, 张开宇.  APD三维成像激光雷达研究进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20190549-1-20190549-10. doi: 10.3788/IRLA20190549
    [2] 白涛, 陈远金, 戴放, 徐春叶, 刘小淮, 吕江萍, 刘成玉, 李秋利, 沈吉.  大面阵InGaAs基线性APD单片激光雷达读出电路 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20190529-1-20190529-6. doi: 10.3788/IRLA20190529
    [3] 刘秉义, 李瑞琦, 杨倩, 孔晓娟.  蓝绿光星载海洋激光雷达全球探测深度估算 . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 106006-0106006(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0106006
    [4] 刘迪, 孙剑峰, 姜鹏, 高尚, 周鑫, 王鹏辉, 王骐.  GM-APD激光雷达距离像邻域KDE重构 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 630001-0630001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0630001
    [5] 安其昌, 张景旭, 杨飞, 赵宏超.  GSSMP转动精度的测量与标定 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 917004-0917004(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0917004
    [6] 左维康, 朱亚丹, 邱敏, 刘继桥, 陈卫标.  APD探测器的性能对激光雷达反演CO2浓度误差影响研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 406002-0406002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0406002
    [7] 谢绍禹, 赵毅强, 王永乐, 吕华, 贾晓东.  基于盖革APD阵列的微扫描激光成像技术 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1206010-1206010(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1206010
    [8] 杨辉, 赵雪松, 孙彦飞, 王铁栋, 叶结松.  荧光偏振短距激光雷达测量生物战剂/气溶胶 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1030004-1030004(8). doi: 10.3788/IRLA201767.1030004
    [9] 薛莉, 翟东升, 李祝莲, 李语强, 熊耀恒, 李明.  激光测距中APD阵列探测信噪比分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 306001-0306001(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0306001
    [10] 罗秀丽, 唐璟, 王岭雪, 蔡毅, 薛唯, 张小水, 王书潜.  热像仪探测泄漏气体的信噪比建模与测试 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1204003-1204003(8). doi: 10.3788/IRLA201645.1204003
    [11] 刘玉, 陈凤, 王盈, 黄建明, 魏祥泉.  基于激光雷达的航天器相对位姿测量技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 817003-0817003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0817003
    [12] 邓潘, 张天舒, 陈卫, 刘建国, 刘洋.  大气探测激光雷达噪声比例因子及信噪比的估算 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 81-86. doi: 10.3788/IRLA201645.S130003
    [13] 孙成明, 袁艳, 赵飞.  空间目标天基成像探测信噪比分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1654-1659.
    [14] 王磊, 赵海宾, 余继周, 胡庆荣, 鲁耀兵, 张圆成.  主被动结合激光雷达系统设计与性能仿真 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 68-72.
    [15] 刘可辉, 王晓蕊, 张卫国.  红外点目标成像信噪比建模分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2143-2147.
    [16] 杨成华, 张勇, 赵远.  基于点阵照明的APD阵列外差激光雷达外差效率的提高 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3269-3275.
    [17] 王心遥, 张珂殊.  基于欠采样的激光测距数字鉴相方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1330-1337.
    [18] 徐显文, 洪光烈, 张琨锋, 胡以华, 舒嵘.  月面成像合成孔径激光雷达性能分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 621-625.
    [19] 葛卫龙, 华良洪, 张晓晖.  距离选通水下激光成像系统信噪比分析与计算 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2022-2026.
    [20] 马鹏阁, 金秋春, 柳毅, 齐林.  新型机载多脉冲激光雷达目标信号模拟器 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 2068-2072.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-02-05
  • 修回日期:  2016-03-03
  • 刊出日期:  2016-10-25

光波导相控阵激光雷达接收系统设计

doi: 10.3788/IRLA201645.1030003
    作者简介:

    吴超(1989-),男,硕士生,主要从事激光雷达方面的研究。Email:wuchaosust@163.com

基金项目:

国家部委预研基金(62401110309);国家自然科学基金(61401341);陕西省自然科学基础研究计划(2012JQ8024)

  • 中图分类号: TN958.98

摘要: 针对光波导相控阵扫描角度大、速度高的特点,设计了光波导相控阵激光雷达的接收系统。该系统采用大视场凝视型的单孔径接收望远镜和APD阵列探测器,进行目标信号的接收转换与目标角度测量;同时采用微透镜阵列(MLA)以弥补APD阵列产生的探测视场空白,提高回波信号能量利用率。首先给出了设计的总体方案,选择并设计了系统的具体参数;针对选择的器件参数,根据激光雷达方程对系统的性能进行了分析。研究结果表明:所设计的接收系统具有体积小、结构紧凑的特点,性能指标可满足相控阵激光雷达的探测需要。

English Abstract

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