一种基于低脉冲能量激光发射器的激光测距机及方法

技术领域

本发明涉及一种激光测距机，特别是一种基于低脉冲能量激光发射器的激光测距机及方法。

背景技术

激光测距机一般包含基于连续激光的相位法激光测距和基于脉冲激光的脉冲法激光测距两类，两者各有特点：基于相位的激光测距设备，其成本低、测距精度高但是测距范围有限，反之，基于脉冲的激光测距机，其成本高、测距精度低，但是可以测量很远的距离。因此，两者的应用场景的是各异的。在军用领域，激光测距机一般作为光电观测系统的辅助设备，与其他光电设备集成在同一设备内，因此要求其与其他光电设备的工作距离相当，此时只能采用基于脉冲的激光测距法。

但是，由于脉冲法激光测距机激光发射的脉冲峰值功率非常高，一般而言，为了保护探测器，防止近距离的目标回波功率太强而损坏探测器，近距离的目标是默认不进行测量的(原因是激光测距机发射天线发出的脉冲激光峰值功率很高，即使远距离的目标返回的激光回波也能够被探测器所接收并识别。但是，正是因为激光的峰值功率过高，近距离的目标返回的激光很容易的让探测器达到饱和甚至损坏)。因此，脉冲法激光测距机在近距离有一个测量的真空距离，这个距离一般有0-200m的范围，这将严重影响其作用效果，迫切需要一种新的技术，来拟补脉冲激光测距机在这一真空距离。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于低脉冲能量激光发射器的激光测距机及方法。本发明既能够实现近距离的测量，又能够实现远距离的测量。

本发明的技术方案：一种基于低脉冲能量激光发射器的激光测距机，包括激光器外壳，激光器外壳内设有泵浦源，泵浦源下方设有激光介质，激光介质一侧设有全反射镜，激光介质另一侧设有升降式可饱和吸收体组件，升降式可饱和吸收体组件的侧面设有半反射镜；所述激光器外壳外侧设有与半反射镜相对应的第一准直透镜，第一准直透镜外侧设有第二准直透镜，第二准直透镜的其中一束光连接有采样组件，采样组件连接有信号处理与驱动控制系统，信号处理与驱动控制系统连接有接收组件。

前述的一种基于低脉冲能量激光发射器的激光测距机中，所述采样组件包括与第二准直透镜的其中一束光相连的取样棱镜，取样棱镜依次连接有第一光电探测器和第一电路放大系统。

前述的一种基于低脉冲能量激光发射器的激光测距机中，所述接收组件包括依次相连的接收光学系统、第二光电探测器和第二电路放大系统。

前述的一种基于低脉冲能量激光发射器的激光测距机中，所述升降式可饱和吸收体组件包括位于激光器外壳内的可饱和吸收体，可饱和吸收体上端连接有旋进系统。

前述的一种基于低脉冲能量激光发射器的激光测距机中，所述可饱和吸收体由两块折射率相同的楔形棱镜组成，其中一块楔形棱镜掺杂可饱和吸收体，另一块楔形棱镜为对测距机工作激光透明材质。

前述的一种基于低脉冲能量激光发射器的激光测距机中，所述信号处理与驱动控制系统分别与第一电路放大系统、第二电路放大系统、泵浦源和旋进系统相连。

一种基于低脉冲能量激光发射器的激光测距机的方法，通过调节升降式可饱和吸收体组件中可饱和吸收体与激光介质之间的相对位置，实现近距离目标和远距离目标的测距。

与现有技术相比，本发明由激光器外壳、泵浦源、激光介质、全反射镜、升降式可饱和吸收体组件、半反射镜、第一准直透镜、第二准直透镜、采样组件、信号处理与驱动控制系统和接收组件构成，通过设置额外设置一个低脉冲能量的激光发射器(即升降式可饱和吸收体组件)实现了激光测距离的近距离和远距离的测量。具体，由于测距系统测距能力与激光器的峰值功率成正比，因此调节升降式可饱和吸收体组件的相对位置可以实现不同的测距能力，因此本申请既可以实现近距离目标的测距也可以实现远距离目标的测距。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图中的标记为：101-全反射镜，102-泵浦源，103-激光介质，104-可饱和吸收体，105-半反射镜，106-旋进系统，107-激光器外壳，108-第一准直透镜，109-第二准直透镜，110-取样棱镜，111-第一光电探测器，112-第一电路放大系统，113-信号处理与驱动控制系统，114-接收光学系统，115-第二光电探测器，116-第二电路放大系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例。一种基于低脉冲能量激光发射器的激光测距机，构成如图1所示，包括激光器外壳107，激光器外壳107内设有泵浦源102，泵浦源102下方设有激光介质103，激光介质103一侧设有全反射镜101，激光介质103另一侧设有升降式可饱和吸收体组件，升降式可饱和吸收体组件的侧面设有半反射镜105；所述激光器外壳107外侧设有与半反射镜105相对应的第一准直透镜108，第一准直透镜108外侧设有第二准直透镜109，第二准直透镜109的其中一束光连接有采样组件，采样组件连接有信号处理与驱动控制系统113，信号处理与驱动控制系统113连接有接收组件。

所述采样组件包括与第二准直透镜109的其中一束光相连的取样棱镜110，取样棱镜110依次连接有第一光电探测器111和第一电路放大系统112。

所述接收组件包括依次相连的接收光学系统114、第二光电探测器115和第二电路放大系统116。

所述升降式可饱和吸收体组件包括位于激光器外壳107内的可饱和吸收体104，可饱和吸收体104上端连接有旋进系统106。

所述可饱和吸收体104由两块折射率相同的楔形棱镜组成，其中一块楔形棱镜掺杂可饱和吸收体，另一块楔形棱镜为对测距机工作激光透明材质。

所述信号处理与驱动控制系统113分别与第一电路放大系统112、第二电路放大系统116、泵浦源102和旋进系统106相连。

一种基于低脉冲能量激光发射器的激光测距机的方法，通过调节升降式可饱和吸收体组件中可饱和吸收体与激光介质之间的相对位置，实现近距离目标和远距离目标的测距。

所述101全反射镜的反射率指的是比所述105半反射镜反射率高的反射镜，其反射率一般大于85％。

所述102泵浦源指的是发射波段短于测距机工作激光波段的激光，一般指半导体激光器，光纤激光器等。

所述103激光介质是在泵浦源的作用下，能够激射测距机工作激光波长的介质。

所述104可饱和吸收体是指可对测距机工作激光进行可饱和吸收的物质；可在测距机工作激光的作用下得到漂白，即随着激光能量的增加，吸收系数减小。

所述104可饱和吸收体是一个两块折射率相同的楔形棱镜组成，其中一块棱镜掺杂可饱和吸收，另一块棱镜为对测距机工作激光透明材质。

所述105输出镜指比所述101全反射镜的反射率低的反射镜。

所述106旋进系统为一套步进电机旋进系统，可在所述信号处理与驱动控制系统113的指令下旋进或旋出。

所述107激光器外壳可以将激光器的不同部分进行固定，一般为钢制、铝制等材质。

所述108第一准直透镜与所述109第二准直透镜组成激光准直系统；第一准直透镜的焦距小于第二准直透镜的焦距。所述第一准直透镜与第二准直透镜共焦。

所述110取样棱镜一般指三棱镜。

所述111第一光电探测器可对测距机工作激光进行吸收，并转换成电信号。

所述112第一电路放大系统可对所述111第一光电探测器的电信号进行放大。

所述113信号处理与驱动控制系统可实现测距信号的处理、所述102泵浦源的驱动控制以及所述106旋进系统进行控制。

所述114接收光学系统负责对远距离目标回波进行接收。

所述115第二光电探测器可对测距机工作激光进行吸收，并转换成电信号。

所述116第二电路放大系统可对所述115第二光电探测器的电信号进行放大。

本申请实现的原理为：泵浦源102在信号处理与驱动控制系统113的驱动控制下发出泵浦光源，泵浦光源照射到激光介质103上，对其进行泵浦，激光介质103在泵浦源的作用下发出激光，激光介质103所发出的激光在全反射镜101和半反射镜105的作用下，不断的进行双程渡越往复放大，激光介质103所发出的光同时要穿过可饱和吸收体104，激光介质103所发出的光经过可饱和吸收体104后变成脉冲激光，可饱和吸收体104在旋进系统106的作用下可以线性的上下移动，可饱和吸收体104处于不同的位置时，激光穿过可饱和吸收体的宽度不同，从而实现不同峰值功率的输出，即脉冲峰值功率由可饱和吸收体104的相对位置决定，从半反射镜105输出的激光经过第一准直透镜108、第二准直透镜109进行扩束准直，随后激光射向目标区域。同时取样棱镜110会对发射光束进行采样，采样的光束经过第一光电探测器111探测，第一电路放大系统112信号放大后，进入信号处理与驱动控制系统113中作为测距系统的计时的开始，从目标返回的回波信号经过接收光学系统114后，由第二光电探测器115对信号进行探测，第二电路放大系统116信号放大后，进入信号处理与驱动控制系统113中作为测距系统的计时的结束，通过计算计时的时间可以得到远距离目标的距离值。由于测距系统测距能力与激光器的峰值功率成正比，因此调节可饱和吸收体104的相对位置可以实现不同的测距能力，因此本系统既可以实现近距离目标的测距也可以实现远距离目标的测距。