光波導(dǎo)相控陣激光雷達(dá)接收系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、光學(xué)相控陣光束掃描方法不同于傳統(tǒng)的平面鏡等機(jī)械掃描手段，能夠高速地完成無慣性隨機(jī)指向。光波導(dǎo)光學(xué)相控陣掃描器件相對其他電控掃描器件，產(chǎn)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?dǎo)相控陣電光掃描系統(tǒng)驅(qū)動電壓低，掃描頻率可達(dá)到1MHz，掃描角度可達(dá)±10°，其大掃描角度和極快的掃描速度給接收系統(tǒng)的設(shè)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(tǒng)的設(shè)計具有一定的挑戰(zhàn)。
　　針對光波導(dǎo)相控陣掃描系統(tǒng)，論文分別基于

2、直接探測和外差探測的方法設(shè)計了兩種接收系統(tǒng)。首先，使用直接探測的方法，基于掃描系統(tǒng)MHZ量級的掃描頻率，采取了凝視型光學(xué)接收系統(tǒng);針對強(qiáng)背景光產(chǎn)生的背景噪聲，采用了陣列光學(xué)接收系統(tǒng)，在保證接收系統(tǒng)總視場角的前提下，減小了單個光學(xué)接收系統(tǒng)的視場角，從而有效抑制了背景噪聲；設(shè)計了單個視場為1°，口徑為50mm的陣列接收光學(xué)系統(tǒng)，綜合考慮日光環(huán)境下背景光影響和探測激光信號的強(qiáng)弱，選用靈敏度較高的APD探測器，使接收系統(tǒng)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(shè)計了針對光波導(dǎo)相控陣掃描系統(tǒng)的外差探測方案。為了實現(xiàn)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(xiàn)條件進(jìn)行了比較，結(jié)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(xiàn)條件較為復(fù)雜；直接探測實現(xiàn)條件簡單，但由于背景光影響