微型激光測(cè)距的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了微型激光測(cè)距機(jī)，包括框體、上蓋、接收鏡頭、發(fā)射鏡頭、光電探測(cè)器、信號(hào)處理模塊、電源和微片式激光器；本實(shí)用新型的微型激光測(cè)距機(jī)采用高效的微片式激光器，激光脈沖準(zhǔn)直性好；發(fā)射的脈沖窄，能量大，體積小。采用傳導(dǎo)的散熱技術(shù)，結(jié)構(gòu)部分盡可能地利用框體散熱，使各散熱部分接觸面平整、光潔，并涂覆銦鉑、704膠等降低接觸面的熱阻；優(yōu)化的光學(xué)設(shè)計(jì)，充分的系統(tǒng)設(shè)計(jì)冗余，測(cè)距精度高，適用于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)測(cè)距與跟蹤。
【專利說明】
微型激光測(cè)距機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測(cè)距機(jī)，尤其涉及一種微型激光測(cè)距機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)展高性能激光測(cè)距機(jī)對(duì)提高我國(guó)裝備儀器研制水平、提升我軍戰(zhàn)斗力具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。激光發(fā)明50年來，軍事需求一直引領(lǐng)激光技術(shù)的發(fā)展。原來只能車載的重型裝備，瘦身后可以應(yīng)用于戰(zhàn)斗機(jī)、直升機(jī)、無人機(jī)、遙控車，甚至單兵攜帶，高性能激光測(cè)距機(jī)技術(shù)決定了未來戰(zhàn)爭(zhēng)的形式。
[0003]高性能的激光測(cè)距機(jī)產(chǎn)品的光源大多選用全固態(tài)半導(dǎo)體激光器和LD激光器。全固態(tài)半導(dǎo)體激光器的溫度控制系統(tǒng)一般采用風(fēng)冷和半導(dǎo)體制冷想結(jié)合的方式進(jìn)行散熱，體積太大，受限于尺寸、重量，導(dǎo)彈、飛機(jī)上應(yīng)用激光器比較有限，即使應(yīng)用也有很多限制，會(huì)帶來諸多問題，無法滿足小體積的需要。LD激光器的缺點(diǎn)是激光光束整形準(zhǔn)直困難，脈沖能量小。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型目的是提供一種微型激光測(cè)距機(jī)，其采用微片式激光器作為發(fā)射光源，該系統(tǒng)體積小，脈沖能量高，重量輕，適合運(yùn)動(dòng)目標(biāo)測(cè)距與跟蹤；適合野戰(zhàn)便攜應(yīng)用和機(jī)載應(yīng)用，對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)精確測(cè)距。
[0005]本實(shí)用新型解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:一種微型激光測(cè)距機(jī)，包括框體、上蓋、接收鏡頭、發(fā)射鏡頭、光電探測(cè)器、信號(hào)處理模塊、電源和微片式激光器；
[0006]所述框體為上部開口的長(zhǎng)方體狀，所述上蓋固定于所述框體上，且覆蓋所述框體的開口 ；
[0007]所述接收鏡頭和發(fā)射鏡頭均固定于所述框體的前側(cè)壁上，且所述接收鏡頭和發(fā)射鏡頭的一端均位于所述框體內(nèi)，另一端均位于所述框體外；
[0008]所述接收鏡頭和發(fā)射鏡頭的軸線相互平行；且所述接收鏡頭的軸線和發(fā)射鏡頭的軸線所在的平面與水平面平行；
[0009]所述光電探測(cè)器設(shè)置于所述接收鏡頭位于所述框體內(nèi)的一端，以將所述接收鏡頭接收的激光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；
[0010]所述光電探測(cè)器與所述信號(hào)處理模塊信號(hào)連接；
[0011]所述電源與所述光電探測(cè)器、信號(hào)處理模塊和微片式激光器電路連接，以對(duì)所述光電探測(cè)器、信號(hào)處理模塊和微片式激光器進(jìn)行供電。
[0012]可選的，所述框體的左側(cè)壁和右側(cè)壁均設(shè)置有凸耳，所述上蓋上設(shè)置有與所述凸耳向?qū)?yīng)的凸塊，所述凸耳和凸塊上均開設(shè)有通孔，螺釘穿過所述凸耳的通孔和所述凸塊的通孔，將所述上蓋固定于所述框體上。
[0013]本實(shí)用新型具有如下有益效果:本實(shí)用新型的微型激光測(cè)距機(jī)采用高效的微片式激光器，內(nèi)部集成有半導(dǎo)體泵浦源激光二極管(LD)、激光晶體、被動(dòng)調(diào)Q晶體和熱電致冷器等。激光脈沖準(zhǔn)直性好；發(fā)射的脈沖窄，能量大，體積小。采用傳導(dǎo)的散熱技術(shù)，盡可能地利用框體進(jìn)行散熱，并使各散熱部分接觸面平整、光潔，涂覆銦鉬、704膠等降低接觸面的熱阻，使得整體體積減?。凰鑫⑿图す鉁y(cè)距機(jī)輸出光束質(zhì)量好:由于半導(dǎo)體泵浦激光的高轉(zhuǎn)換效率，減少了激光工作物質(zhì)的熱透鏡效應(yīng)，大大改善了激光器的輸出光束質(zhì)量，激光光束質(zhì)量已接近理論極限。且本實(shí)用新型的微型激光測(cè)距機(jī)的壽命長(zhǎng)，采用激光二極管陣列泵浦源，壽命由氙燈激光器的17提升到108，壽命提升10倍，不用更換氙燈等復(fù)雜保養(yǎng)維護(hù)，提高產(chǎn)品可靠性與可用性；優(yōu)化的光學(xué)設(shè)計(jì)，充分的系統(tǒng)設(shè)計(jì)冗余，測(cè)距精度高，適用于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)測(cè)距與跟蹤。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的微型激光測(cè)距機(jī)的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型的微型激光測(cè)距機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型的微型激光測(cè)距機(jī)的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖中標(biāo)記示意為:1-框體；2_上蓋；3_接收鏡頭；4_發(fā)射鏡頭；5_光電探測(cè)器；6-信號(hào)處理模塊；7-電源；8_微片式激光器。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。
[0019]實(shí)施例1
[0020]參考圖1-3，本實(shí)施例提供了一種微型激光測(cè)距機(jī)，其特征在于，包括框體1、上蓋2、接收鏡頭3、發(fā)射鏡頭4、光電探測(cè)器5、信號(hào)處理模塊6、電源7和微片式激光器8 ；
[0021]所述框體I為上部開口的長(zhǎng)方體狀，所述上蓋2固定于所述框體I上，且覆蓋所述框體I的開口；
[0022]所述接收鏡頭3和發(fā)射鏡頭4均固定于所述框體I的前側(cè)壁上，且所述接收鏡頭3和發(fā)射鏡頭4的一端均位于所述框體I內(nèi)，另一端均位于所述框體I外；
[0023]所述接收鏡頭3和發(fā)射鏡頭4的軸線相互平行；且所述接收鏡頭3的軸線和發(fā)射鏡頭4的軸線所在的平面與水平面平行；
[0024]所述光電探測(cè)器5設(shè)置于所述接收鏡頭3位于所述框體I內(nèi)的一端，以將所述接收鏡頭接收3的激光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；
[0025]所述光電探測(cè)器5與所述信號(hào)處理模塊6信號(hào)連接；所述信號(hào)處理模塊6設(shè)置于所述框體I的后側(cè)壁上，且位于所述框體I外部；所述電源7也設(shè)置于所述框體I的后側(cè)壁上,并位于所述框體I外部。
[0026]所述電源7與所述光電探測(cè)器5、信號(hào)處理模塊6和微片式激光器8電路連接，以對(duì)所述光電探測(cè)器5、信號(hào)處理模塊6和微片式激光器8進(jìn)行供電；
[0027]所述微片式激光器8固定于所述框體I的右側(cè)壁上(如圖1所示)，位于所述框體I內(nèi)，且與所述發(fā)射鏡頭4的位于所述框體I內(nèi)的一端相連，以通過所述發(fā)射鏡頭4對(duì)所述微片式激光器8所產(chǎn)生的激光進(jìn)行擴(kuò)束。
[0028]本實(shí)施例中，所述框體I的材料為鋁合金，以將所述微片式激光器8所產(chǎn)生的熱量傳遞至所述框體1，并通過所述框體I傳至空氣中，當(dāng)然，所述框體I的材料也可以采用其他導(dǎo)熱性好的金屬或者其合金。采用傳導(dǎo)的散熱技術(shù)，將微片式激光器8固定在右側(cè)壁上，以使得其可以盡可能地利用右側(cè)壁和框體I的底壁散熱，在將所述微片式激光器8固定于所述右側(cè)壁時(shí)，使各散熱部分接觸面平整、光潔，并涂覆銦鉬、704膠等降低接觸面的熱阻，使得所述微型激光測(cè)距機(jī)的體積得以有效減小；
[0029]所述框體I的左側(cè)壁和右側(cè)壁均設(shè)置有凸耳，所述上蓋2上設(shè)置有與所述凸耳向?qū)?yīng)的凸塊，所述凸耳和凸塊上均開設(shè)有通孔，螺釘穿過所述凸耳的通孔和所述凸塊的通孔，將所述上蓋固定于所述框體上。
[0030]本實(shí)用新型的微型激光測(cè)距機(jī)的微片式激光器8采用的是半導(dǎo)體泵浦方式，使激光器的效率提高到10%左右，而且所述微片式激光器8的壽命長(zhǎng)；更進(jìn)一步，采用所述半導(dǎo)體泵浦還使得激光器的重復(fù)頻率更高，能量更大，體積更小，重量更輕。
[0031]所述微片式激光器8內(nèi)部集成有泵浦源激光二極管(LD)、激光晶體、被動(dòng)調(diào)Q晶體和熱電致冷器等。泵浦源激光二極管(LD)的工作波長(zhǎng)隨溫度變化會(huì)產(chǎn)生漂移，漂移率為0.27nm/°C，如不控制會(huì)影響激光晶體對(duì)泵浦光源的吸收效率，影響輸出功率。激光器內(nèi)部自帶雙向主動(dòng)溫控芯片一熱電致冷器，通過外部驅(qū)動(dòng)電流對(duì)泵浦源激光二極管(LD)進(jìn)行精確溫控，防止泵浦源的波長(zhǎng)漂移。
[0032]所述的微片式激光器8和發(fā)射鏡頭4等部件構(gòu)成激光發(fā)射系統(tǒng)。所述發(fā)射鏡頭4有兩個(gè)用途:其一是擴(kuò)展激光束的直徑；其二是減小激光束的發(fā)散角。激光發(fā)射系統(tǒng)采用波長(zhǎng)為1064nm的半導(dǎo)體微片式激光器作為光源，通過發(fā)射鏡頭4進(jìn)行擴(kuò)束，發(fā)射高質(zhì)量、大功率、窄脈沖激光光束；
[0033]所述的接收鏡頭3和光電探測(cè)器5等部件構(gòu)成激光接收系統(tǒng)。所述激光接收系統(tǒng)通過接收鏡頭3接收目標(biāo)漫發(fā)射的回波信號(hào)，經(jīng)過窄帶濾波消除噪聲，光電探測(cè)器5進(jìn)行光電放大轉(zhuǎn)換，在經(jīng)過信號(hào)放大器進(jìn)行初級(jí)放大，中級(jí)放大和后級(jí)放大；最終送給信號(hào)處理模塊6。
[0034]所述光電探測(cè)器5為目前常用的光電探測(cè)器，其包括PMT光電倍增管、PIN型光電探測(cè)器和雪崩光電二極管APD，其中PMT光電倍增管盡管有高的增益和較低的噪聲，但是體積大、抗電磁干擾能力差考、動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍小一般較少在激光測(cè)距機(jī)中使用；PIN光電倍增管和雪崩光電二極管APD都是在半導(dǎo)體結(jié)光電探測(cè)器基礎(chǔ)上發(fā)展而來的；PIN型光電倍增管內(nèi)部沒有放大，因而限制了靈敏度的進(jìn)一步提高，雪崩光電二極管APD內(nèi)部光量子的倍增作用，使光電流大大倍增，顯著提高了光傳感器的的靈敏度；從上面的分析可知，雪崩光電~■極管APD具有靈敏度聞、體積小、功耗低、可罪性聞、抗電磁干擾強(qiáng)、動(dòng)態(tài)范圍大等優(yōu)點(diǎn)，所以雪崩光電二極管APD是激光測(cè)距機(jī)光電接收的最佳選擇。
[0035]所述信號(hào)處理模塊6和電源7可以安裝在一個(gè)結(jié)構(gòu)中，最后安裝在左側(cè)板上，是整個(gè)微型激光測(cè)距機(jī)的控制、信號(hào)處理、通信和供電的總樞紐。
[0036]所述信號(hào)處理模塊6產(chǎn)生10Hz觸發(fā)信號(hào),直接控制微片式激光器8發(fā)射激光,反射激光進(jìn)入光電探測(cè)器5形成測(cè)距主波信號(hào)。啟動(dòng)測(cè)距電路開始計(jì)數(shù)。激光傳輸2000m后照射在目標(biāo)上，返回激光信號(hào)進(jìn)入接收鏡頭3，在光電探測(cè)器5上形成微弱光電信號(hào)。經(jīng)過前置放大、中放、整形，輸出具有足夠幅度的回波電壓信號(hào)，送信號(hào)處理模塊6進(jìn)行測(cè)距，通過時(shí)間轉(zhuǎn)換模塊測(cè)量出激光啟停時(shí)間T。測(cè)出時(shí)間后，乘以光速就是激光往返的距離。
[0037]以上實(shí)施例的先后順序僅為便于描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
[0038] 最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種微型激光測(cè)距機(jī)，其特征在于，包括框體、上蓋、接收鏡頭、發(fā)射鏡頭、光電探測(cè)器、信號(hào)處理模塊、電源和微片式激光器； 所述框體為上部開口的長(zhǎng)方體狀，所述上蓋固定于所述框體上，且覆蓋所述框體的開Π ； 所述接收鏡頭和發(fā)射鏡頭均固定于所述框體的前側(cè)壁上，且所述接收鏡頭和發(fā)射鏡頭的一端均位于所述框體內(nèi)，另一端均位于所述框體外； 所述接收鏡頭和發(fā)射鏡頭的軸線相互平行；且所述接收鏡頭的軸線和發(fā)射鏡頭的軸線所在的平面與水平面平行； 所述光電探測(cè)器設(shè)置于所述接收鏡頭位于所述框體內(nèi)的一端，以將所述接收鏡頭接收的激光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)； 所述光電探測(cè)器與所述信號(hào)處理模塊信號(hào)連接； 所述電源與所述光電探測(cè)器、信號(hào)處理模塊和微片式激光器電路連接，以對(duì)所述光電探測(cè)器、信號(hào)處理模塊和微片式激光器進(jìn)行供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型激光測(cè)距機(jī)，其特征在于，所述框體的左側(cè)壁和右側(cè)壁均設(shè)置有凸耳，所述上蓋上設(shè)置有與所述凸耳向?qū)?yīng)的凸塊，所述凸耳和凸塊上均開設(shè)有通孔，螺釘穿過所述凸耳的通孔和所述凸塊的通孔，將所述上蓋固定于所述框體上。
【文檔編號(hào)】G01C3/00GK204128541SQ201420596027
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】趙秀冕, 王喜超, 姜波 申請(qǐng)人:北京國(guó)科欣翼科技有限公司