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申请/专利权人：中国科学院西安光学精密机械研究所

摘要：本发明为解决现有单光子激光三维成像雷达系统光敏区域直径较小，结合多模光纤提高光信号耦合效率后，影响了基于光纤耦合式SPAD探测器的光子计数成像效果的问题，而提供了一种高均匀度扫描式单光子激光三维雷达成像系统及成像方法。包括激光器、光束整形模块、光束扫描模块、接收望远镜、光纤耦合器、匀化光纤、单光子光电探测器、时间相关单光子计数模块和数据处理模块；所述激光器发射的光脉冲光路上依次设置光束整形模块和光束扫描模块；被待探测目标反射的回波光路上依次设置接收望远镜、光纤耦合器、匀化光纤以及单光子光电探测器；所述单光子光电探测器与时间相关单光子计数模块连接；所述时间相关单光子计数模块与数据处理模块连接。

主权项：1.高均匀度扫描式单光子激光三维雷达成像系统，其特征在于：包括激光器（1）、光束整形模块（2）、光束扫描模块（3）、接收望远镜（4）、光谱滤波片（5）、光纤耦合器（6）、匀化光纤（7）、单光子光电探测器（8）、时间相关单光子计数模块（9）和数据处理模块（10）；所述激光器（1）发射的光脉冲光路上依次设置光束整形模块（2）和光束扫描模块（3）；所述光束整形模块（2）包括两个平凸透镜，用于压缩发射光束发散角；所述两个平凸透镜的间距为二者焦距之和；所述光束扫描模块（3）包括二维振镜和栅格式扫描控制模块，栅格式扫描控制模块控制二维振镜的旋转角度，实现照射光束对待探测目标区域的逐点扫描；待探测目标位于光束扫描模块（3）的出射光路上；所述接收望远镜（4）包括沿回波光路依次设置的单反镜头和单透镜，单反镜头收集待探测目标回波光信号，经单透镜汇聚，再经光谱滤波片（5）滤除背景噪声后入射至光纤耦合器（6）；所述光谱滤波片（5）为带宽小于1nm的光谱滤波片；所述光纤耦合器（6）为FCPC接头的定焦非球面光纤耦合器；接收望远镜（4）接收待探测目标反射的回波依次通过光谱滤波片（5）、光纤耦合器（6）、匀化光纤（7）到达单光子光电探测器（8）；所述单光子光电探测器（8）为光敏面小于200μm的单光子雪崩二极管探测器，其与时间相关单光子计数模块（9）的一个输入端电连接，时间相关单光子计数模块（9）的另一输入端与激光器（1）电连接；所述时间相关单光子计数模块（9）的输出端与数据处理模块（10）电连接；所述匀化光纤（7）为具有矩形纤芯的特种光纤；所述接收望远镜（4）用于收集待探测目标表面不同空间位置的回波光信号，不同空间位置的回波光信号经光纤耦合器（6）、匀化光纤（7）以高一致性的传输效率入射单光子光电探测器（8）；所述时间相关单光子计数模块（9）用于标记光脉冲发射时刻和光脉冲到达时刻、计算光脉冲飞行时间、统计并绘制多次光脉冲探测的飞行时间光子计数分布直方图；所述数据处理模块（10）用于依据时间相关单光子计数模块（9）所获取的光子计数直方图进行数据处理，进而获取待探测目标强度和距离图像。

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百度查询： 中国科学院西安光学精密机械研究所 高均匀度扫描式单光子激光三维雷达成像系统及成像方法