CN113960571A - 一种雷达*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学***领域，具体公开了一种雷达***，发射组件向外界发射光以及获取由外界反射回的光，并将由外界返回的光入射到滤光装置，成为入射到滤光装置的第一光束，滤光装置用于将入射的第一至第N光束分别入射到滤光元件，并使通过滤光元件后的第一至第N光束分别发射出，第i导光装置用于将滤光装置发射出的第i光束传导，使第i光束入射到滤光装置，成为入射到滤光装置的第i+1光束，光电装置将滤光装置发射出的第N光束转换为电信号。本发明将通过滤光元件后的光引导再次通过滤光元件，使用滤光元件对获取到的由外界返回的光重复滤波，滤光元件可以用于压缩背景光，能够使对背景光的压缩达到要求，能够降低成本。

Description

一种雷达***

技术领域

本发明涉及光学***领域，特别是涉及一种雷达***。

背景技术

激光雷达***中，为了提高在白天使用的测量性能，需要使用高性能的滤波片来压缩背景光。尤其用于测量拉曼信号的雷达***，拉曼信号很弱，需要对本振信号进行多个量级的压制，避免同发射波长相同的散射信号混入拉曼通道中形成干扰。

在实际应用中，要求滤波片的带外抑制率达到一定量级，而常规的滤波片不能达到这个要求，因此就需要定制化生产滤波片，这样导致滤波片成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种雷达***，能够使对背景光的压缩达到要求，并且能够降低成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种雷达***，包括发射组件、滤光装置、导光装置和光电装置，所述发射组件用于向外界发射光，以及获取由外界反射回的光，并将由外界返回的光入射到所述滤光装置，成为入射到所述滤光装置的第一光束；

所述滤光装置用于将入射的第一至第N光束分别入射到滤光元件，并使通过所述滤光元件后的第一至第N光束分别发射出，第i导光装置用于将所述滤光装置发射出的第i光束传导，使第i光束入射到所述滤光装置，成为入射到所述滤光装置的第i+1光束，i∈[1，N-1]，所述光电装置用于将所述滤光装置发射出的第N光束转换为电信号，N为大于1的正整数。

优选的，第一导光装置至第N-1导光装置处于所述滤光装置出光一侧的一端沿着直线依次排列，第一导光装置至第N-1导光装置处于所述滤光装置入光一侧的一端沿着直线依次排列。

优选的，第一导光装置至第N-1导光装置处于所述滤光装置出光一侧的一端沿着圆周依次排列，第一导光装置至第N-1导光装置处于所述滤光装置入光一侧的一端沿着圆周依次排列。

优选的，第一导光装置至第N-1导光装置都采用光纤，第一导光装置至第N-1导光装置处于所述滤光装置出光一侧的一端共用同一包层，第一导光装置至第N-1导光装置处于所述滤光装置入光一侧的一端共用同一包层。

优选的，通过第一光纤将所述发射组件获取的、由外界返回的光引导入射到所述滤光装置，通过第二光纤将所述滤光装置发射出的第N光束引导入射到所述光电装置；

第一导光装置至第N-1导光装置以及所述第一光纤处于所述滤光装置入光一侧的一端共用同一包层，第一导光装置至第N-1导光装置以及所述第二光纤处于所述滤光装置出光一侧的一端共用同一包层。

优选的，所述滤光装置包括光整形装置，所述光整形装置用于将入射的第一至第N光束分别进行准直，使准直后的第一至第N光束入射到所述滤光元件，并使通过所述滤光元件后的第一至第N光束分别汇聚而发射出。

优选的，所述光整形装置包括准直组件和汇聚组件，入射的第一至第N光束分别入射到所述准直组件，所述准直组件用于将入射的第一至第N光束分别进行准直，使准直后的第一至第N光束入射到所述滤光元件，所述汇聚组件用于使通过所述滤光元件后的第一至第N光束分别汇聚到不同位置。

优选的，入射到所述滤光装置的第一至第N光束中任一光束到所述光整形装置光轴的距离小于预设值。

优选的，所述光整形装置包括第一至第N准直组件和第一至第N汇聚组件，第j准直组件用于将入射的第j光束进行准直，使准直后的第j光束入射到所述滤光元件，第j汇聚组件用于使通过所述滤光元件后的第j光束汇聚，j∈[1，N]。

优选的，还包括分别与所述发射组件、所述光电装置相连的处理装置，用于控制所述发射组件和所述光电装置，实现发射光与采集信号的时间同步。

由上述技术方案可知，本发明所提供的雷达***，发射组件向外界发射光，以及获取由外界反射回的光，并将由外界返回的光入射到滤光装置，成为入射到滤光装置的第一光束，滤光装置用于将入射的第一至第N光束分别入射到滤光元件，并使通过滤光元件后的第一至第N光束分别发射出，第i导光装置用于将滤光装置发射出的第i光束传导，使第i光束入射到滤光装置，成为入射到滤光装置的第i+1光束，i∈[1，N-1]，光电装置将滤光装置发射出的第N光束转换为电信号。

本发明的雷达***将通过滤光元件后的光引导再次通过滤光元件，从而使用滤光元件对获取到的由外界返回的光重复滤波，滤光元件可以用于压缩背景光，能够使对背景光的压缩达到要求，可以降低对单个滤光元件的带外抑制率量级的要求，从而能够降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种雷达***的示意图；

图2为本发明一实施例中用于传导第一至第N光束的各导光装置与滤光装置的排布位置示意图；

图3为本发明又一实施例中用于传导第一至第N光束的各导光装置与滤光装置的排布位置示意图；

图4为本发明一实施例中多个导光装置共用同一包层的示意图；

图5为本发明一实施例提供的滤光装置的示意图；

图6为本发明又一实施例提供的滤光装置的示意图；

图7为本发明又一实施例提供的一种雷达***的示意图。

说明书附图中的附图标记包括：

发射组件-10，滤光装置-11，滤光元件-12，光电装置-13；

第一导光装置-14，第N-1导光装置-15；

用于传导第一光束的导光装置-101；

用于传导第二光束的导光装置-102；

用于传导第N光束的导光装置-103；

第三光纤-104，第四光纤-105，第五光纤-106；

第一包层-107，第二包层-108；

准直组件-16，汇聚组件-17；

光源装置-18，望远光学***-19，处理装置-20。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本实施例提供的一种雷达***的示意图，如图所示，所述雷达***包括发射组件10、滤光装置11、导光装置和光电装置13，所述发射组件10用于向外界发射光，以及获取由外界反射回的光，并将由外界返回的光入射到所述滤光装置11，成为入射到所述滤光装置11的第一光束。

所述滤光装置11用于将入射的第一至第N光束分别入射到滤光元件12，并使通过所述滤光元件12后的第一至第N光束分别发射出，第i导光装置用于将所述滤光装置11发射出的第i光束传导，使第i光束入射到所述滤光装置11，成为入射到所述滤光装置11的第i+1光束，i∈[1，N-1]，所述光电装置13用于将所述滤光装置11发射出的第N光束转换为电信号，N为大于1的正整数。

发射组件10获取的由外界返回的光入射到滤光装置11，成为入射到滤光装置11的第一光束。

滤光装置11将入射的第一光束入射到滤光元件12，并使通过滤光元件12后的第一光束发射出，第一导光装置14将滤光装置11发射出的第一光束传导，使第一光束入射到滤光装置11，成为入射到滤光装置11的第二光束。依次类推的，第N-1导光装置15将滤光装置11发射出的第N-1光束传导，使第N-1光束入射到滤光装置11，成为入射到滤光装置11的第N光束。每一导光装置将由滤光装置11出光端发射出的光束引导入射到滤光装置11的入光端。本实施例的雷达***能够使获取到的由外界返回的光N次通过滤光元件12。

本实施例的雷达***将通过滤光元件后的光引导再次通过滤光元件，从而使用滤光元件对获取到的由外界返回的光重复滤波，滤光元件可以用于压缩背景光，能够使对背景光的压缩达到要求，可以降低对单个滤光元件的带外抑制率量级的要求，从而能够降低成本。

可选的，第一导光装置至第N-1导光装置处于所述滤光装置11出光一侧的一端沿着直线依次排列，第一导光装置至第N-1导光装置处于所述滤光装置11入光一侧的一端沿着直线依次排列。第一导光装置至第N-1导光装置向滤光装置11发射出的各个光束分别入射到滤光装置11，各个光束入射到滤光装置11的入射位置沿着直线依次排列，各个光束通过滤光装置11后分别发射出，分别入射到各自对应的导光装置，实现光束能够多次地通过滤光装置11。

可选的，第一导光装置至第N-1导光装置处于滤光装置11出光一侧的一端可以沿着竖直直线或者水平直线依次排列，相应的，第一导光装置至第N-1导光装置处于滤光装置11入光一侧的一端沿着竖直直线或者水平直线依次排列。可参考图2，图2为一实施例中用于传导第一至第N光束的各导光装置与滤光装置的排布位置示意图，如图所示，对应第一导光装置至第N-1导光装置处于滤光装置11入光一侧的一端沿着竖直直线依次排列，其中101、102、103分别表示用于传导第一光束、第二光束和第N光束的导光装置。

可选的，第一导光装置至第N-1导光装置处于滤光装置11出光一侧的一端沿着圆周依次排列，第一导光装置至第N-1导光装置处于滤光装置11入光一侧的一端沿着圆周依次排列。第一导光装置至第N-1导光装置向滤光装置11发射出的各个光束分别入射到滤光装置11，相应各个光束在滤光装置11的入射位置沿着圆周依次排列，各个光束通过滤光装置11后分别发射出，分别入射到各自对应的导光装置，从而实现光束能够多次地通过滤光装置11。

可参考图3，图3为又一实施例中用于传导第一至第N光束的各导光装置与滤光装置的排布位置示意图，如图所示，对应第一导光装置至第N-1导光装置处于滤光装置11入光一侧的一端沿着圆周依次排列，其中101、102、103分别表示用于传导第一光束、第二光束和第N光束的导光装置。

第一导光装置至第N-1导光装置处于滤光装置11出光一侧的一端或者处于滤光装置11入光一侧的一端沿着直线或者圆周依次排列，对于***进行光路布置相对容易。但需要说明的是，第一导光装置至第N-1导光装置处于滤光装置11出光一侧的一端或者处于滤光装置11入光一侧的一端不限于上述的沿直线依次排列或者沿圆周依次排列，在其它实施例中，可以按照其它方式进行排列，也在本发明保护范围内。另外优选的，第一导光装置至第N-1导光装置处于滤光装置11出光一侧的一端或者处于滤光装置11入光一侧的一端可以等间隔排布即均匀排布。

优选的，第一导光装置至第N-1导光装置都采用光纤，第一导光装置至第N-1导光装置处于滤光装置11出光一侧的一端共用同一包层，第一导光装置至第N-1导光装置处于滤光装置11入光一侧的一端共用同一包层。这样通过将各个导光装置的一端合在同一包层内，可以将各个导光装置的排布位置固定。

优选的，通过第一光纤将发射组件10获取的、由外界返回的光引导入射到滤光装置11，通过第二光纤将滤光装置11发射出的第N光束引导入射到光电装置13；第一导光装置至第N-1导光装置以及第一光纤处于滤光装置11入光一侧的一端共用同一包层，第一导光装置至第N-1导光装置以及第二光纤处于滤光装置11出光一侧的一端共用同一包层。可参考图4，图4为一实施例中多个导光装置共用同一包层的示意图，如图所示，第三光纤104一端和第四光纤105一端共处于第一包层107内，在第一包层107内包括两个光纤纤芯，第四光纤105一端和第五光纤106一端共处于第二包层108内，在第二包层108内包括两个光纤纤芯，每一纤芯分别传导光束。在实际应用中，合束在同一光纤包层内的各个纤芯可以等间距布置，这样方便布置各个纤芯位置。这种光纤结构可采用合束光纤工艺制作。

可选的，滤光装置11包括光整形装置，所述光整形装置用于将入射的第一至第N光束分别进行准直，使准直后的第一至第N光束入射到所述滤光元件12，并使通过所述滤光元件12后的第一至第N光束分别汇聚而发射出。各个出射光束的聚焦位置不同，各个光束分别汇聚入射到各自对应的导光装置。

可选的，光整形装置包括准直组件和汇聚组件，入射的第一至第N光束分别入射到所述准直组件，所述准直组件用于将入射的第一至第N光束分别进行准直，使准直后的第一至第N光束入射到所述滤光元件12，所述汇聚组件用于使通过所述滤光元件12后的第一至第N光束分别汇聚到不同位置。可参考图5，图5为一实施例提供的滤光装置的示意图，其中是以将光束三次通过滤光元件12为例说明的。如图所示，滤光装置11包括准直组件16、滤光元件12和汇聚组件17，各光束分别入射到准直组件16，准直后的第一至第N光束分别入射到滤光元件12，通过滤光元件12后的光入射到汇聚组件17，通过汇聚组件17将第一至第N光束分别汇聚到不同位置。本实施方式使用同一准直组件和同一汇聚组件对各光束进行整形，能够减少***使用的器件数量，有助于使***结构紧凑以及减小***体积。

优选的，入射到滤光装置11的第一至第N光束中任一光束到光整形装置光轴的距离小于预设值，具体可以是入射到滤光装置11的第一至第N光束中任一光束到准直组件光轴的距离小于预设值。这样使各光束相对于准直组件光轴和汇聚组件光轴的偏离距离较小，尽量不影响***的光学效率，使得本雷达***具备实际应用价值。

可选的，光整形装置可包括第一至第N准直组件和第一至第N汇聚组件，第j准直组件用于将入射的第j光束进行准直，使准直后的第j光束入射到所述滤光元件12，第j汇聚组件用于使通过所述滤光元件12后的第j光束汇聚，j∈[1，N]。示例性的可参考图6，图6为又一实施例提供的滤光装置的示意图，其中是以将光束三次通过滤光元件12为例说明的。如图所示，滤光装置11包括三个准直组件16、三个汇聚组件17和滤光元件12，每一光束入射到对应的准直组件16，准直后光通过滤光元件12，对应的汇聚组件17将对应光束通过滤光元件12后的光进行汇聚。在实际应用中，若采用多个准直组件、多个汇聚组件分别将入射的各个光束整形，需要使用小尺寸的准直组件和汇聚组件，以及配合使用大尺寸的滤光元件，以便于布置各光学器件。

准直组件16可包括凸透镜、凹透镜或者棱镜中的任意一种或者任意多种的组合。汇聚组件17可包括凸透镜、凹透镜或者棱镜中的任意一种或者任意多种的组合。

可选的可参考图7所示，图7为又一实施例提供的一种雷达***的示意图，发射组件10可包括光源装置18和望远光学***19，光源装置18用于向外界发射出光，望远光学***19用于获取由外界反射回的光。光源装置18可采用激光器。

所述雷达***还可包括分别与所述发射组件10、所述光电装置13相连的处理装置20，处理装置20可控制所述发射组件10和所述光电装置13，实现发射光与采集信号的时间同步。处理装置20可包括数据采集板和工控机，光电装置13将滤光装置11发射出的光束转换为电信号，由数据采集板实现模数转换，将转换后的数据传输至工控机进行计算。

滤光元件12可以用于压缩背景光，即通过滤光元件12滤除由外界返回的光中的背景光。本实施例雷达***将通过滤光元件后的光引导再次通过滤光元件，使光多次通过滤光元件，使用滤光元件对由外界返回的光重复滤波，能够使对背景光的压缩达到要求，实现对带外背景光的高量级抑制。这样可以降低对单个滤光元件的带外抑制率量级的要求，或者可以减少使用滤光元件的数量，因此可以降低成本。

以上对本发明所提供的一种雷达***进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种雷达***，其特征在于，包括发射组件、滤光装置、导光装置和光电装置，所述发射组件用于向外界发射光，以及获取由外界反射回的光，并将由外界返回的光入射到所述滤光装置，成为入射到所述滤光装置的第一光束；

所述滤光装置用于将入射的第一至第N光束分别入射到滤光元件，并使通过所述滤光元件后的第一至第N光束分别发射出，第i导光装置用于将所述滤光装置发射出的第i光束传导，使第i光束入射到所述滤光装置，成为入射到所述滤光装置的第i+1光束，i∈[1，N-1]，所述光电装置用于将所述滤光装置发射出的第N光束转换为电信号，N为大于1的正整数。

2.根据权利要求1所述的雷达***，其特征在于，第一导光装置至第N-1导光装置处于所述滤光装置出光一侧的一端沿着直线依次排列，第一导光装置至第N-1导光装置处于所述滤光装置入光一侧的一端沿着直线依次排列。

3.根据权利要求1所述的雷达***，其特征在于，第一导光装置至第N-1导光装置处于所述滤光装置出光一侧的一端沿着圆周依次排列，第一导光装置至第N-1导光装置处于所述滤光装置入光一侧的一端沿着圆周依次排列。

4.根据权利要求1所述的雷达***，其特征在于，第一导光装置至第N-1导光装置都采用光纤，第一导光装置至第N-1导光装置处于所述滤光装置出光一侧的一端共用同一包层，第一导光装置至第N-1导光装置处于所述滤光装置入光一侧的一端共用同一包层。

5.根据权利要求1所述的雷达***，其特征在于，通过第一光纤将所述发射组件获取的、由外界返回的光引导入射到所述滤光装置，通过第二光纤将所述滤光装置发射出的第N光束引导入射到所述光电装置；

第一导光装置至第N-1导光装置以及所述第一光纤处于所述滤光装置入光一侧的一端共用同一包层，第一导光装置至第N-1导光装置以及所述第二光纤处于所述滤光装置出光一侧的一端共用同一包层。

6.根据权利要求1所述的雷达***，其特征在于，所述滤光装置包括光整形装置，所述光整形装置用于将入射的第一至第N光束分别进行准直，使准直后的第一至第N光束入射到所述滤光元件，并使通过所述滤光元件后的第一至第N光束分别汇聚而发射出。

7.根据权利要求6所述的雷达***，其特征在于，所述光整形装置包括准直组件和汇聚组件，入射的第一至第N光束分别入射到所述准直组件，所述准直组件用于将入射的第一至第N光束分别进行准直，使准直后的第一至第N光束入射到所述滤光元件，所述汇聚组件用于使通过所述滤光元件后的第一至第N光束分别汇聚到不同位置。

8.根据权利要求7所述的雷达***，其特征在于，入射到所述滤光装置的第一至第N光束中任一光束到所述光整形装置光轴的距离小于预设值。

9.根据权利要求6所述的雷达***，其特征在于，所述光整形装置包括第一至第N准直组件和第一至第N汇聚组件，第j准直组件用于将入射的第j光束进行准直，使准直后的第j光束入射到所述滤光元件，第j汇聚组件用于使通过所述滤光元件后的第j光束汇聚，j∈[1，N]。

10.根据权利要求1所述的雷达***，其特征在于，还包括分别与所述发射组件、所述光电装置相连的处理装置，用于控制所述发射组件和所述光电装置，实现发射光与采集信号的时间同步。

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