刘晨凯,胡明勇,李昭阳,孙东起,封志伟,蔡晓波

(合肥工业大学光电技术研究院,安徽 合肥 230009)

0 引言

大气云与气溶胶在全球气候和环境变换的过程中扮演重要角色[1],常用激光雷达对其进行探测。激光雷达光学系统包含发射系统、接收系统和鉴频系统,接收系统一般为大口径光学系统。大口径光学系统因具有高成像分辨率、强集光能力,广泛应用于天文望远镜、空间成像系统等领域中[2]。望远镜光学系统形式主要有折射式、反射式、折反式,折射光学系统结构简单稳定、体积较小、但很容易产生色差[3],与之相比反射光学系统具有没有色差、工作波段宽、系统焦距长等特点,广泛应用于天文仪器和军事等领域[4]。2018年8月23日,欧空局ESA成功发射全球首颗专用风测绘卫星,搭载ALADZN星载测风激光雷达,其发射波长为355 nm,能量为150 mJ,口径为1500 mm,垂直分辨率为1 km,此测风激光雷达使用双边缘技术对瑞利散射的信号进行测量。2018年Fan等[5]提出了一种355 nm主动激光测风雷达的设计,包括反射式两镜系统加准直聚焦透镜组,但工作波段单一,且视场较小。

激光雷达系统对大口径、检测污染物的要求越来越高,本文设计了一种多波长激光雷达光学系统。本系统采用负-正-负透镜组作为初始结构,根据修正的玻璃p-v值与现有库存玻璃种类来选择玻璃材料,计算各透镜的光焦度分配,使用PW法计算出分束系统初始结构并优化出满足技术指标的激光雷达光学系统。

1 系统设计

多波长激光雷……