專利名稱：一種測(cè)量氮?dú)獠祭餃Y散射信號(hào)的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量氮?dú)獠祭餃Y散射信號(hào)的方法及裝置
背景技術(shù)：
近幾年來，布里淵散射探測(cè)技術(shù)已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于水下目標(biāo)探測(cè)且其技術(shù)已 經(jīng)有一定的成熟，由于氺的衰減系數(shù)和激光能量的限制，探測(cè)深度受到很大的影響。但激光 在大氣中的衰減將大大地減小，因而對(duì)大氣測(cè)量將會(huì)有很好的應(yīng)用前景。大氣的主要成分是氮?dú)?，則對(duì)氮?dú)獾臏y(cè)量就顯得尤為重要?？梢酝ㄟ^氮?dú)獾牟祭?淵信號(hào)計(jì)算出其分子速度，溫度，密度等參數(shù)達(dá)到對(duì)環(huán)境的測(cè)量和監(jiān)測(cè)。由于激光器要相對(duì) 固定不易移動(dòng)，使得系統(tǒng)的移動(dòng)靈活性相對(duì)較差，因此，其實(shí)用性還要進(jìn)一步的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了發(fā)現(xiàn)和研究氮?dú)獠祭餃Y散射信號(hào)，我們提出了一種本發(fā)明涉及一種測(cè)量氮?dú)?布里淵散射的方法及裝置。該方法和裝置是基于測(cè)量布里淵散射信號(hào)的原理，通過其精確 改變抽運(yùn)光的偏振態(tài)，達(dá)到區(qū)分入射光和后向180°散射信號(hào)，通過F-P標(biāo)準(zhǔn)具區(qū)分出布里 淵散射信號(hào)，然后用增強(qiáng)型電荷耦合器ICCD來觀察布里淵信號(hào)。本發(fā)明的裝置包括一臺(tái)種子注入式脈沖激光器(1)，二分之一波片0)，偏振耦 合鏡(3)，四分子一玻片0)，F(xiàn)-P標(biāo)準(zhǔn)具(5)，增強(qiáng)型電荷耦合器ICCD(7)，時(shí)序控制器 DG535(6)，計(jì)算機(jī)(8)，功率計(jì)(9，13)，凹透鏡(10)，凸透鏡(11)，氮?dú)獬?12)。本發(fā)明解決技術(shù)問題的方案是種子注入式脈沖激光器(1)輸出的532nm光為豎 直偏振光，經(jīng)過二分之一玻片( 后變成水平偏振光達(dá)到偏振耦合鏡(3)，偏振耦合鏡(3) 與光軸有一定的夾角，將入射光分為兩束光且分光比為6 1，一束光用功率計(jì)(9)接收 來觀察激光器(1)的入射光的能量，另一束水平偏振光經(jīng)四分之一玻片(4)后變成圓偏振 光，則此光作為入射氮?dú)獬?12)的光源，通過凹透鏡(10)和凸透鏡(11)后匯聚到氮?dú)獬?(12)中，通過氮?dú)獬?1 后的前向光用功率計(jì)(1 接收，而入射光匯聚到氮?dú)獬?12)中 會(huì)使池中的氮?dú)猱a(chǎn)生布里淵散射信號(hào)，其后向180°的后向散射光通過凹透鏡(10)和凸透 鏡(11)，經(jīng)四分之一玻片(4)后變成豎直偏振光，然后通過偏振耦合鏡(3)，偏振耦合鏡對(duì) 水平偏振光高透而對(duì)豎直偏振光高反，則回來的散射信號(hào)被偏振耦合鏡C3)反射到F-P標(biāo) 準(zhǔn)具( 后通過IC⑶(7)在計(jì)算機(jī)(8)上觀察信號(hào)，根據(jù)時(shí)序控制器DG535(6)上的延時(shí)計(jì) 算出其接收到布里淵信號(hào)的位置。


附圖1給出了本發(fā)明裝置的原理圖。附圖2給出了本發(fā)明裝置的具體實(shí)施圖。附圖3給出了本發(fā)明裝置中的激光擴(kuò)束調(diào)節(jié)測(cè)量距離的原理圖。本發(fā)明的工作原理
如附圖1所示，該探測(cè)裝置包括一臺(tái)種子注入式脈沖激光器(1)，二分之一波片(2)，偏振耦合鏡(3)，四分子一玻片(4),F-P標(biāo)準(zhǔn)具(5)，增強(qiáng)型電荷耦合器ICCD(7)，時(shí)序 控制器DG535 (6)，計(jì)算機(jī)(8)，功率計(jì)(9)。種子注入式脈沖激光器(1)輸出的532nm光為豎直偏振光，經(jīng)過二分之一玻片(2) 后變成水平偏振光達(dá)到偏振耦合鏡(3)，偏振耦合鏡( 與光軸有一定的夾角，偏振耦合鏡(3)將入射光分為兩束光且分光比為6 1，一束光用功率計(jì)(9)接收來觀察激光器(1)的 入射光的能量，另一束水平偏振光經(jīng)四分之一玻片(4)后變成圓偏振光，則此光是用于探 測(cè)的光源，打入外界環(huán)境中其180°的后向散射光經(jīng)四分之一玻片(4)后變成豎直偏振光， 然后通過偏振耦合鏡( ，由于偏振耦合鏡對(duì)水平偏振光高透而對(duì)豎直偏振光高反，則回來 的散射信號(hào)被偏振耦合鏡C3)反射到F-P標(biāo)準(zhǔn)具( 后通過ICCD (7)在計(jì)算機(jī)(8)上觀察 信號(hào)。本發(fā)明具有較高的精確度，集發(fā)射、接收、信號(hào)處理于一體，簡(jiǎn)化了裝置，可以廣泛 應(yīng)用于大氣環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)，如溫度、壓強(qiáng)、密度、污染度等參數(shù)的檢測(cè)和計(jì)量。實(shí)施具體方案如附圖2所示，該探測(cè)裝置包括一臺(tái)種子注入式脈沖激光器(1)，二分之一波片(2)，偏振耦合鏡(3)，四分子一玻片(4),F-P標(biāo)準(zhǔn)具(5)，增強(qiáng)型電荷耦合器ICCD(7)，時(shí)序 控制器DG535(6)，計(jì)算機(jī)(8)，功率計(jì)(9，13)，凹透鏡(10)，凸透鏡(11)，氮?dú)獬?12)。種子注入式脈沖激光器(1)輸出的532nm光為豎直偏振光，經(jīng)過二分之一玻片(2) 后變成水平偏振光達(dá)到偏振耦合鏡(3)，偏振耦合鏡( 與光軸有一定的夾角，偏振耦合鏡(3)將入射光分為兩束光且分光比為6 1，一束光用功率計(jì)(9)接收來觀察激光器(1)的 入射光的能量，另一束水平偏振光經(jīng)四分之一玻片(4)后變成圓偏振光，則此光作為入射 氮?dú)獬?1 的光源，通過凹透鏡(10)和凸透鏡(11)，通過改變凹透鏡(10)和凸透鏡(11) 之間的距離改變?nèi)肷涔庠诘獨(dú)獬?1 中聚焦位置從而達(dá)到改變發(fā)生布里淵信號(hào)的位置， 通過氮?dú)獬?1 后的前向光用功率計(jì)(1 接收，而入射光匯聚到氮?dú)獬?1 中會(huì)使池中 的氮?dú)猱a(chǎn)生布里淵散射信號(hào)，其后向180°的后向散射光通過凹透鏡(10)和凸透鏡(11)， 經(jīng)四分之一玻片(4)后變成豎直偏振光，然后通過偏振耦合鏡(3)，偏振耦合鏡對(duì)水平偏振 光高透而對(duì)豎直偏振光高反，則回來的散射信號(hào)被偏振耦合鏡(3)反射到F-P標(biāo)準(zhǔn)具(5) 后通過I(XD(7)在計(jì)算機(jī)(8)上觀察信號(hào)，根據(jù)時(shí)序控制器DG535(6)上的延時(shí)計(jì)算出其接 收到布里淵信號(hào)的位置。附圖3以圖示的方式給出了通過調(diào)節(jié)可旋轉(zhuǎn)含有導(dǎo)軌的凸透鏡(11)的位置而改 變凹透鏡(10)和凸透鏡(11)兩鏡之間的距離來達(dá)到調(diào)節(jié)距離。權(quán)利要求
1.一種測(cè)量氮?dú)獠祭餃Y散射信號(hào)的方法及裝置，該裝置包括一臺(tái)種子注入式脈沖激光 器(1)，二分之一波片(2)，偏振耦合鏡(3)，四分子一玻片(4)，F(xiàn)-P標(biāo)準(zhǔn)具(5)，增強(qiáng)型電 荷耦合器ICCD (7)，時(shí)序控制器DG535 (6)，計(jì)算機(jī)(8)，功率計(jì)(9，13)，凹透鏡(10)，凸透鏡 (11)，氮?dú)獬?12)。種子注入式脈沖激光器(1)輸出的532nm光為豎直偏振光，經(jīng)過二分之一玻片(2)后 變成水平偏振光達(dá)到偏振耦合鏡(3)，偏振耦合鏡(3)與光軸有一定的夾角，偏振耦合鏡 (3)將入射光分為兩束光且分光比為6 1，一束光用功率計(jì)(9)接收來觀察激光器(1)的 入射光的能量，另一束水平偏振光經(jīng)四分之一玻片(4)后變成圓偏振光，則此光作為入射 氮?dú)獬?12)的光源，通過凹透鏡(10)和凸透鏡(11)，通過改變凹透鏡(10)和凸透鏡(11) 之間的距離改變?nèi)肷涔庠诘獨(dú)獬?12)中聚焦位置從而達(dá)到改變發(fā)生布里淵信號(hào)的位置， 通過氮?dú)獬?12)后的前向光用功率計(jì)(13)接收，而入射光匯聚到氮?dú)獬?12)中會(huì)使池中 的氮?dú)猱a(chǎn)生布里淵散射信號(hào)，其后向180°的后向散射光通過凹透鏡(10)和凸透鏡(11)， 經(jīng)四分之一玻片(4)后變成豎直偏振光，然后通過偏振耦合鏡(3)，偏振耦合鏡對(duì)水平偏振 光高透而對(duì)豎直偏振光高反，則回來的散射信號(hào)被偏振耦合鏡(3)反射到F-P標(biāo)準(zhǔn)具(5) 后通過I(XD(7)在計(jì)算機(jī)(8)上觀察信號(hào)，根據(jù)時(shí)序控制器DG535(6)上的延時(shí)計(jì)算出其接 收到布里淵信號(hào)的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量氮?dú)獠祭餃Y散射信號(hào)的方法及裝置，其特征在于二分之 一波片(2)，偏振耦合鏡(3)，四分子一玻片(4)放置的位置，作用是保證可以區(qū)分入射光和 接收到的散射光。
3.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量氮?dú)獠祭餃Y散射信號(hào)的方法及裝置，其特征在于F-P標(biāo)準(zhǔn) 具的自由光譜范圍10GHz。
4.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量氮?dú)獠祭餃Y散射信號(hào)的方法及裝置，其特征在于時(shí)序控 制器DG535(6)用于控制延時(shí)，計(jì)算探測(cè)目標(biāo)的距離。
5.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量氮?dú)獠祭餃Y散射信號(hào)的方法及裝置，其特征在于凸透鏡 (11)是裝置在導(dǎo)軌上可移動(dòng)的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測(cè)量氮?dú)獠祭餃Y散射信號(hào)的方法及裝置。其裝置包括種子注入式脈沖激光器(1)、二分之一玻片(2)、偏振耦合鏡(3)、四分之一玻片(4)及凹凸鏡組成的擴(kuò)束系統(tǒng)。二分之一玻片(2)、偏振耦合鏡(3)、四分之一玻片(4)組成抽運(yùn)光控制系統(tǒng)，凹凸鏡組成的擴(kuò)束系統(tǒng)用于發(fā)射和接收系統(tǒng)，F(xiàn)-P標(biāo)準(zhǔn)具(5)、ICCD(7)和DG535(6)組成信號(hào)處理系統(tǒng)。通過將激光聚焦于氣體池中使其在池中產(chǎn)生布里淵信號(hào)然后接收其后向180°散射信號(hào)，通過F-P標(biāo)準(zhǔn)具(5)區(qū)分出布里淵散射信號(hào)，根據(jù)布里淵散射信號(hào)計(jì)算出其分子速度，溫度等參數(shù)。本發(fā)明具有測(cè)量與信號(hào)處理一體化，可用于實(shí)時(shí)測(cè)量處理數(shù)據(jù)，可廣泛用于大氣環(huán)境的測(cè)量和檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01W1/02GK102053073SQ20101053877
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者何興道, 劉娟, 劉建安, 史久林, 夏健, 方偉, 李淑靜 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)