光波導相控陣激光雷達接收系統設計.pdf

1、光學相控陣光束掃描方法不同于傳統的平面鏡等機械掃描手段，能夠高速地完成無慣性隨機指向。光波導光學相控陣掃描器件相對其他電控掃描器件，產生的功耗較小，掃描速度高，掃描角度大，具有發(fā)展?jié)摿?。光波導相控陣電光掃描系統驅動電壓低，掃描頻率可達到1MHz，掃描角度可達±10°，其大掃描角度和極快的掃描速度給接收系統的設計帶來了困難，針對極高掃描頻率下的相控陣掃描器件的接收系統的設計具有一定的挑戰(zhàn)。
　　針對光波導相控陣掃描系統，論文分別基于

2、直接探測和外差探測的方法設計了兩種接收系統。首先，使用直接探測的方法，基于掃描系統MHZ量級的掃描頻率，采取了凝視型光學接收系統;針對強背景光產生的背景噪聲，采用了陣列光學接收系統，在保證接收系統總視場角的前提下，減小了單個光學接收系統的視場角，從而有效抑制了背景噪聲；設計了單個視場為1°，口徑為50mm的陣列接收光學系統，綜合考慮日光環(huán)境下背景光影響和探測激光信號的強弱，選用靈敏度較高的APD探測器，使接收系統既具有一定微弱光探測能力

3、，同時可用于普通白天室外環(huán)境。
　　其次，論文設計了針對光波導相控陣掃描系統的外差探測方案。為了實現大視場角接收，采用愛里斑原理法降低本振光與信號光的空間相干條件；為了保證本振光與信號光的相干性，兩束光源于同一個窄線寬激光器。
　　最后，分析了直接探測與外差探測方案的信噪比，并對兩種方案的實現條件進行了比較，結果顯示外差探測方法對微弱信號有極高的探測能力，信噪比較高，但實現條件較為復雜；直接探測實現條件簡單，但由于背景光影響