折反射共光路多谱段激光雷达光学系统设计

激光雷达不仅可用于分析目标光谱特性, 还能够获取空间目标方位、距离、三维形貌及运动特征。常规激光雷达测量的目标特征单一, 难以同时具备以上所有的探测能力。针对激光雷达的多种功能需求, 设计了一种同时具备以上多种测量能力的激光雷达, 采用发射/接收共光路系统结构形式, 极大地简化了光学系统结构, 光学系统为特殊的折反射结构, 在仅使用两种光学材料的情况下即可实现400~1400 nm宽波段的发射与接收。为实现多谱段探测, 激光光源采用光参量振荡器单脉冲可调谐激光器, 光谱调节范围覆盖整个探测波段。激光发射系统的激光等效扩束比达到12.6, 单色回波接收系统等效F数为8, 采用光电倍增管, 20 μm内的径向能量接近100%。为满足对目标的跟踪与精细结构测量, 在共光路的基础上, 加入可见光接收系统, 使多谱段激光雷达还具备可见光成像能力, 可见光接收系统全视场为1.6°, 所设计的调制传递函数在37 lp·mm-1处优于0.5。系统各项设计指标满足探测需求。