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专利号: 2018113735165
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于液晶相控阵的激光雷达系统,包括中央处理单元、激光发射系统和回波接收系统;其特征是:所述激光发射系统包括激光器A、发射光路;

所述发射光路包括扩束准直系统A、精偏转系统、1/4波片、粗偏转系统;

所述精偏转系统包括1/2波片、LCSLM和DSP控制器;

所述粗偏转系统包括液晶偏振旋转器、LCPG和偏振光栅控制器;

回波接收系统包括FPGA、MPPC和接收光路;

所述中央处理单元控制激光器A出射线偏振光,并向FPGA发送计时指令,FPGA开始计时;

所述线偏振光经扩束准直系统A后,光束经过1/2波片产生与LCSLM光轴方向相同的线偏振光,该线偏振光以一定的角度斜入射到LCSLM,通过LCSLM的线偏振光经1/4波片后,变成圆偏振光入射到粗偏转系统,通过粗偏转系统中的液晶偏振旋转器选择光的左右旋性,再经过LCPG;

中央处理单元向偏振光栅控制器发送光束偏转指令,控制LCPG实现光束的偏转,再向DSP控制器发送光束偏转指令,控制LCSLM实现光束的高精度偏转,同时校正大角度偏转时产生的系统误差;

接收光路将接收的回波激光汇聚到MPPC的感光面上,实现回波激光的准确接收,所述中央处理单元控制FPGA停止计时,并将回波激光中目标信息传至中央处理单元。

2.根据权利要求1所述的基于液晶相控阵的激光雷达系统,其特征在于:

所述接收光路包括牛顿望远镜、滤光片和双胶合透镜;回波激光经牛顿望远镜反射至滤光片,所述滤光片滤除背景杂光后,光束经双胶合透镜汇聚到MPPC的感光面上,使MPPC准确接收回波,实现回波探测。

3.根据权利要求1所述的基于液晶相控阵的激光雷达系统,其特征在于:所述扩束准直系统A为由正光焦度的物镜和负光焦度的目镜组成的伽利略扩束结构,实现光束的扩束准直。

4.根据权利要求1所述的基于液晶相控阵的激光雷达系统,其特征在于:该线偏振光以一定的角度斜入射到LCSLM,一定角度的范围为0-45°。

5.根据权利要求1所述的基于液晶相控阵的激光雷达系统,其特征在于:所述LCSLM为加载斜入射用户查找表的LCSLM,具体实现方法为:步骤一、激光器B出射的线偏振光经扩束准直系统B后,通过半波片产生与液晶光学相控阵光轴方向相同的线偏振光,再通过偏振片P1入射到LCSLM上,调整偏振片P1,使偏振片P1的光轴与LCSLM的液晶快轴成45°夹角,与LCSLM的液晶快轴平行的光经LCSLM调制后反射回来,另一部分未经调制的光直接反射回来;

步骤二、经LCSLM调制后反射回来的光入射到偏振片P2上,调整偏振片P2,使偏振片P2的光轴与LCSLM的液晶快轴成45°夹角,同时与偏振片P1的光轴成90°夹角,使得只有光矢量平行于偏振片P2光轴的光透过;

步骤三、通过给LCSLM施加周期性变化的0-255灰度图,获得不同入射角下的呈周期性变化的光强值,采用能量计接收并存储所述光强值;

步骤四、通过分析施加的灰度级与光强值的对应关系,获得灰度值与相位调制量的关系,并采用傅里叶变换算法对测得的灰度值与相位调制量的关系数据进行拟合;

步骤五、对步骤四获得的灰度值与相位调制量的关系曲线截取0-2π的相位变化周期,采用反插值法,将实际输入灰度值与LCSLM的驱动灰度值之间建立非线性的映射关系,补偿LCSLM相位调制曲线的非线性,使输入灰度值与相位调制量满足线性对应关系,获得斜入射下LCSLM用户查找表,即LCSLM驱动灰度值与输入灰度值之间的对应关系。