一種探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)，涉及激光大氣遙感技術(shù)領(lǐng)域。該探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)包括中激光發(fā)射模塊、光學(xué)接收模塊和數(shù)據(jù)采集模塊；激光發(fā)射模塊向大氣中發(fā)射的二倍頻532nm的脈沖激光與大氣粒子互相作用后產(chǎn)生散射光信號(hào)，該散射光信號(hào)回射，被光學(xué)接收模塊的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)接收，再將接收到的光線依次分五層同時(shí)分光處理后，轉(zhuǎn)由數(shù)據(jù)采集模塊處理。本發(fā)明提供的探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)大氣溫度、水汽、氮?dú)夂蜌馊苣z的單一探測(cè)時(shí)，需要使用不同的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而使得檢測(cè)成本高，浪費(fèi)資源，耗時(shí)多，檢測(cè)人員工作量大，且所用設(shè)備體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢測(cè)系統(tǒng)繁瑣等問題。
【專利說明】
一種探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及激光大氣遙感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光雷達(dá)是以激光器作為發(fā)射光源，采用光電探測(cè)技術(shù)手段主動(dòng)遙感設(shè)備，是激 光技術(shù)與現(xiàn)代光電探測(cè)技術(shù)結(jié)合的先進(jìn)探測(cè)技術(shù)。由于激光雷達(dá)具有探測(cè)靈敏度高、空間 分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前對(duì)大氣、海洋和陸地進(jìn)行高精度遙感探測(cè)的有效方法。激光雷 達(dá)可以利用激光與大氣中存在的空氣分子和氣溶膠粒子間的互相作用來實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣光學(xué) 與物理特性，以及大氣氣象參數(shù)的主動(dòng)遙感探測(cè)。
[0003] 在目前市場(chǎng)上，激光雷達(dá)主要以針對(duì)大氣溫度、水汽、氮?dú)夂蜌馊苣z的單一探測(cè)目 的為主，在測(cè)量大氣溫度、水汽、氮?dú)夂蜌馊苣z時(shí)分別通過針對(duì)檢測(cè)元素的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)， 這種方式不僅成本高，浪費(fèi)資源，同時(shí)花費(fèi)時(shí)間多，增加了檢測(cè)人員的工作量，且所用設(shè)備 體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢測(cè)系統(tǒng)繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì) 大氣溫度、水汽、氮?dú)夂蜌馊苣z的單一探測(cè)時(shí)，需要使用不同的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而使得檢 測(cè)成本高，浪費(fèi)資源，耗時(shí)多，檢測(cè)人員工作量大，且所用設(shè)備體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢測(cè)系 統(tǒng)繁瑣等問題。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明提供一種探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)，包括激光發(fā)射模塊、光學(xué)接收模塊 和數(shù)據(jù)采集模塊;所述激光發(fā)射模塊發(fā)射的二倍頻532nm的脈沖激光與大氣粒子作用后產(chǎn) 生散射信號(hào);所述散射信號(hào)被所述光學(xué)接收模塊接收并分光處理后由所述數(shù)據(jù)采集模塊采 集處理;所述光學(xué)接收模塊包括望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、第一分色鏡、第二分色鏡、第三分色鏡、第四分 色鏡、第一干涉濾光片、第二干涉濾光片、第三干涉濾光片、第四干涉濾光片、第五干涉濾光 片、第六干涉濾光片、第七干涉濾光片、第一光電倍增管、第二光電倍增管、第三光電倍增 管、第四光電倍增管和第五光電倍增管;所述望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)用以接收大氣反射的所述散射信 號(hào)，其輸出端將該信號(hào)入射至所述第一分色鏡，由所述第一分色鏡向后傳遞;所述第一分色 鏡將接收到的光線分別反射至所述第二分色鏡，同時(shí)折射至所述第三分色鏡;所述第二分 色鏡將接收到的光線反射至所述第四分色鏡;所述第一干涉濾光片接收經(jīng)過所述第三分色 鏡折射的光線，并將光線折射至所述第一光電倍增管;所述第二干涉濾光片接收所述第三 分色鏡反射的光線，并將光線折射至所述第三干涉濾光片，所述第三干涉濾光片將光線折 射至所述第二光電倍增管;所述第四干涉濾光片接收所述第二干涉濾光片反射的光線，并 將光線折射至所述第五干涉濾光片，所述第三光電倍增管接收經(jīng)過所述第五干涉濾光片折 射的光線;所述第六干涉濾光片接收經(jīng)過所述第四分色鏡折射的光線，并折射至所述第四 光電倍增管;所述第七干涉濾光片接收所述第四分色鏡反射的光線，并折射至所述第五光 電倍增管。
[0007]進(jìn)一步，所述第一干涉濾光片的中心波長(zhǎng)為532.2nm;所述第二干涉濾光片與所述 第三干涉濾光片的中心波長(zhǎng)為530nm;所述第四干涉濾光片與所述第五干涉濾光片的中心 波長(zhǎng)為528nm;所述第六干涉濾光片的中心波長(zhǎng)為660nm;所述第七干涉濾光片的中心波長(zhǎng) 為607nm。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:通過不同波長(zhǎng)的干涉濾光片選擇出需要的光線。
[0008] 進(jìn)一步，所述第一光電倍增管、第二光電倍增管、第三光電倍增管、第四光電倍增 管和第五光電倍增管后端分別與所述數(shù)據(jù)采集模塊電連接。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于： 光電倍增管將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過與數(shù)據(jù)采集模塊相連的導(dǎo)線傳遞給數(shù)據(jù) 采集模塊。
[0009] 進(jìn)一步，所述光學(xué)接收模塊還包括第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第 五透鏡;所述第一透鏡設(shè)置在所述第一光電倍增管的前端，用以會(huì)聚所述第一干涉濾光片 傳遞的光線;所述第二透鏡設(shè)置在所述第二光電倍增管的前端，用以會(huì)聚所述第三干涉濾 光片傳遞的光線;所述第三透鏡設(shè)置在所述第三光電倍增管的前端，用以會(huì)聚所述第五干 涉濾光片傳遞的光線;所述第四透鏡設(shè)置在所述第四光電倍增管的前端，用以會(huì)聚所述第 六干涉濾光片傳遞的光線;所述第五透鏡設(shè)置在所述第五光電倍增管的前端，用以會(huì)聚所 述第七干涉濾光片傳遞的光線。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:通過干涉濾光片的光線經(jīng)過 透鏡折射會(huì)聚，傳遞給光電倍增管。
[0010] 進(jìn)一步，所述第一光電倍增管接收波長(zhǎng)為532nm的信號(hào)并分離得到彈性散射信號(hào)； 所述第二光電倍增管接收波長(zhǎng)為530nm的信號(hào);所述第三光電倍增管接收波長(zhǎng)為528nm的信 號(hào);所述第四光電倍增管接收波長(zhǎng)為660nm的水汽振動(dòng)拉曼散射信號(hào);所述第五光電倍增管 接收波長(zhǎng)為607nm的高量子數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼信號(hào)，并分離出低量子數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼信號(hào)。該技術(shù)方案 的技術(shù)效果在于:特定波長(zhǎng)的光線被對(duì)應(yīng)的光電倍增管接收后，光電倍增管將光信號(hào)轉(zhuǎn)化 為電信號(hào)，然后將該電信號(hào)傳遞至數(shù)據(jù)采集模塊。
[0011] 進(jìn)一步，所述光學(xué)接收模塊還包括第六透鏡;所述第六透鏡設(shè)置在所述望遠(yuǎn)鏡系 統(tǒng)與所述第一分色鏡之間，用以準(zhǔn)直經(jīng)過所述望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的光線，并將該光線入射至所述 第一分色鏡。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：由望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)接收的光線經(jīng)過第六透鏡會(huì)聚、準(zhǔn) 直后變成平行光，傳遞至第一分色鏡繼續(xù)分光。
[0012] 進(jìn)一步，所述第一分色鏡、第二分色鏡、第三分色鏡和第四分色鏡與水平面夾角為 45度。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:改變平行光線的傳播方向，使光路傳播更容易順暢，進(jìn) 而達(dá)到良好的分光效果。
[0013] 進(jìn)一步，所述第一干涉濾光片和所述第六干涉濾光片與水平面夾角為0~7度;所 述第二干涉濾光片、第三干涉濾光片、第四干涉濾光片、第五干涉濾光片和第七干涉濾光片 與豎直平面夾角〇~7度。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:通過不同角度的干涉濾光片改變了 光線傳播方向，更便于光路傳遞，以分離出所需光線信號(hào)。
[0014] 進(jìn)一步，還包括控制模塊;所述控制模塊與所述激光發(fā)射模塊和所述數(shù)據(jù)采集模 塊電連接;所述控制模塊控制所述激光發(fā)射模塊發(fā)射脈沖激光;所述脈沖激光與大氣粒子 作用后產(chǎn)生散射信號(hào)，所述散射信號(hào)回射后被所述光學(xué)接收模塊接收并分光處理后由所述 數(shù)據(jù)采集模塊采集處理，而后所述數(shù)據(jù)采集模塊給所述控制模塊發(fā)出結(jié)束測(cè)量指令，所述 控制模塊將該指令傳遞至所述激光發(fā)射模塊。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:控制模塊控制 激光發(fā)射模塊持續(xù)發(fā)射激光或停止發(fā)射激光;數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)于控制模塊有一個(gè)反饋?zhàn)?用，通過電信號(hào)向控制模塊傳遞結(jié)束發(fā)射指令。
[0015]進(jìn)一步，所述激光發(fā)射模塊包括Nd: YAG脈沖激光器和二倍頻晶體;所述Nd: YAG脈 沖激光器控制端與所述控制模塊電連接;所述二倍頻晶體設(shè)置在所述Nd: YAG脈沖激光器 的發(fā)射端。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:Nd:YAG脈沖激光器發(fā)射脈沖激光，該脈沖激光通過 二倍頻晶體轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率為2v的激光，然后轉(zhuǎn)變后的激光進(jìn)入大氣，與大氣互相作用。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:激光發(fā)射模塊向大氣中發(fā)射二倍頻的532nm的脈沖激光，脈 沖激光與大氣粒子互相作用后產(chǎn)生散射光信號(hào)，該散射光信號(hào)回射，被光學(xué)接收模塊的望 遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)接收，通過光學(xué)接收模塊將接收到的光線依次分五層同時(shí)分光處理后，轉(zhuǎn)由數(shù)據(jù) 采集模塊處理。整個(gè)分光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)造清楚明確，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大氣溫度、水汽、氮?dú)夂蜌?溶膠的單一探測(cè)時(shí)的同時(shí)測(cè)量，進(jìn)而檢測(cè)成本低，節(jié)省資源與時(shí)間，減輕了檢測(cè)人員的工作 量。
【附圖說明】
[0017] 為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的技術(shù)方案，下面將對(duì)【具體實(shí)施方式】描述 中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施 方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖 獲得其他的附圖。
[0018] 圖1為本發(fā)明提供的探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)的示意圖。
[0019] 附圖標(biāo)記：
[0020] 11-第一分色鏡； 12-第二分色鏡； 13-第三分色鏡；
[0021] 14-第四分色鏡；
[0022] 21-第一干涉濾光片； 22-第二干涉濾光片；
[0023] 23-第三干涉濾光片； 24-第四干涉濾光片；
[0024] 25-第五干涉濾光片； 26-第六干涉濾光片；
[0025] 27-第七干涉濾光片；
[0026] 31-第一光電倍增管； 32-第二光電倍增管；
[0027] 33-第三光電倍增管； 34-第四光電倍增管；
[0028] 35-第五光電倍增管；
[0029] 41-第一透鏡； 42-第二透鏡； 43-第三透鏡；
[0030] 44-第四透鏡； 45-第五透鏡； 46-第六透鏡；
[0031] 5-激光發(fā)射模塊； 6-望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)； 7-數(shù)據(jù)采集模塊；
[0032] 8-電源。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0034] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語"中心"、"上"、"下"、"左"、"右"、"豎直"、 "水平"、"內(nèi)"、"外"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了 便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、 以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語"第一"、"第二"、 "第三"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0035]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安裝"、"相 連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可 以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是 兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本 發(fā)明中的具體含義。
[0036]表1給出本發(fā)明提供了一種探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)的組成器件的技術(shù)參數(shù)。
[0037] 表 1
[0038]
[0039] 本實(shí)施例提供了一種探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)，其中：圖1為本發(fā)明提供的探測(cè) 拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)包括 激光發(fā)射模塊5、光學(xué)接收模塊和數(shù)據(jù)采集模塊7。具體地，激光發(fā)射模塊5發(fā)射的二倍頻 532nm的脈沖激光與大氣粒子作用后產(chǎn)生散射信號(hào);散射信號(hào)被光學(xué)接收模塊接收并分光 處理后由數(shù)據(jù)采集模塊7采集處理;光學(xué)接收模塊包括望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)6、第一分色鏡11、第二分 色鏡12、第三分色鏡13、第四分色鏡14、第一干涉濾光片21、第二干涉濾光片22、第三干涉 濾光片23、第四干涉濾光片24、第五干涉濾光片25、第六干涉濾光片26、第七干涉濾光片27、 第一光電倍增管31、第二光電倍增管32、第三光電倍增管33、第四光電倍增管34和第五光電 倍增管35;望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)6用以接收大氣反射的散射信號(hào)，其輸出端將該信號(hào)入射至第一分色 鏡11，由第一分色鏡11向后傳遞;第一分色鏡11將接收到的光線分別反射至第二分色鏡12， 同時(shí)折射至第三分色鏡13;第二分色鏡12將接收到的光線反射至第四分色鏡14;第一干涉 濾光片21接收經(jīng)過第三分色鏡13折射的光線，并將光線折射至第一光電倍增管31;第二干 涉濾光片22接收第三分色鏡13反射的光線，并將光線折射至第三干涉濾光片23,第三干涉 濾光片23將光線折射至第二光電倍增管32;第四干涉濾光片24接收第二干涉濾光片22反射 的光線，并將光線折射至第五干涉濾光片25,第三光電倍增管33接收經(jīng)過第五干涉濾光片 25折射的光線；第六干涉濾光片26接收經(jīng)過第四分色鏡14折射的光線，并折射至第四光電 倍增管34;第七干涉濾光片27接收第四分色鏡14反射的光線，并折射至第五光電倍增管35。
[0040]在現(xiàn)有技術(shù)中，激光雷達(dá)主要以針對(duì)大氣溫度、水汽、氮?dú)夂蜌馊苣z的單一探測(cè)目 的為主，在測(cè)量大氣溫度、水汽、氮?dú)夂蜌馊苣z時(shí)分別通過針對(duì)檢測(cè)元素的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)， 這種方式不僅成本高，浪費(fèi)資源，同時(shí)花費(fèi)時(shí)間多，增加了檢測(cè)人員的工作量，且所用設(shè)備 體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢測(cè)系統(tǒng)繁瑣。
[0041]本實(shí)施例的探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)，激光發(fā)射模塊5向大氣中發(fā)射二倍頻的 532nm的脈沖激光，脈沖激光與大氣粒子互相作用后產(chǎn)生散射光信號(hào)，該散射光信號(hào)回射， 被光學(xué)接收模塊的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)6接收，通過光學(xué)接收模塊中的第一分色鏡11、第二分色鏡 12、第三分色鏡13、第四分色鏡14、第一干涉濾光片21、第二干涉濾光片22、第三干涉濾光 片23、第四干涉濾光片24、第五干涉濾光片25、第六干涉濾光片26、第七干涉濾光片27、第一 光電倍增管31、第二光電倍增管32、第三光電倍增管33、第四光電倍增管34和第五光電倍增 管35將接收到的光線依次分五層同時(shí)分光處理后，轉(zhuǎn)由數(shù)據(jù)采集模塊7處理。
[0042] 在本實(shí)施例的可選方案中，如圖1所示，進(jìn)一步地，第一干涉濾光片21的中心波長(zhǎng) 為532.2nm;第二干涉濾光片22與第三干涉濾光片23的中心波長(zhǎng)為530nm;第四干涉濾光片 24與第五干涉濾光片25的中心波長(zhǎng)為528nm;第六干涉濾光片26的中心波長(zhǎng)為660nm;第七 干涉濾光片27的中心波長(zhǎng)為607nm。具體的，干涉濾光片利用干涉原理只使特定光譜范圍內(nèi) 的光通過。在本實(shí)施例中，經(jīng)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)6接受的光線通過第一分色鏡11，部分反射至第三 分色鏡13,再經(jīng)第三分色鏡13折射的部分光線進(jìn)入第一干涉濾光片21，波長(zhǎng)為532.2nm的光 線通過第一干涉濾光片21，由第一光電倍增管31接收;部分經(jīng)第一分色鏡11折射的光線進(jìn) 入第二分色鏡12,再由第二分色鏡12反射至第四分色鏡14,部分光線經(jīng)過第四分色鏡14折 射進(jìn)入第六干涉濾光片26,波長(zhǎng)660nm的光線通過第六干涉濾光片26,由第四光電倍增管34 接收;部分沒有通過第四分色鏡14光線被反射至第七干涉濾光片27,波長(zhǎng)607nm的光線通過 第七干涉濾光片27,由第五光電倍增管35接收；部分經(jīng)第三分色鏡13反射的光線進(jìn)入第三 干涉濾光片23,波長(zhǎng)530nm的光線經(jīng)第二干涉濾光片22折射進(jìn)入第三干涉濾光片23,再經(jīng)第 三干涉濾光片23折射，最后由第二光電倍增管32接收;沒有通過第二干涉濾光片22的光線 經(jīng)其反射至第四干涉濾光片24,波長(zhǎng)528nm的光線通過第四干涉濾光片24折射至第五干涉 濾光片25,經(jīng)第五干涉濾光片25再次折射后，由第三光電倍增管33接收。
[0043] 在本實(shí)施例的可選方案中，如圖1所示，進(jìn)一步地，第一光電倍增管31、第二光電倍 增管32、第三光電倍增管33、第四光電倍增管34和第五光電倍增管35后端分別與數(shù)據(jù)采集 模塊7電連接。具體地，五個(gè)光電倍增管分別連接電源8,并分別將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電 信號(hào)，通過與數(shù)據(jù)采集模塊7相連的導(dǎo)線傳遞給數(shù)據(jù)采集模塊7。在本實(shí)施例中，第一光電倍 增管31接收到波長(zhǎng)為532.2nm的光線，將該光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)采集模塊7;第 二光電倍增管32接收到波長(zhǎng)530nm的光線，將該光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)采集模塊 7;第三光電倍增管33接收到波長(zhǎng)為528nm的光線，將該光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)采 集模塊7;第四光電倍增管34接收到波長(zhǎng)為660nm的光線，將該光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳遞給 數(shù)據(jù)采集模塊7;第五光電倍增管35接收到波長(zhǎng)為607nm的光線，將該光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào) 傳遞給數(shù)據(jù)采集模塊7。
[0044] 在本實(shí)施例的可選方案中，如圖1所示，進(jìn)一步地，光學(xué)接收模塊還包括第一透鏡 41、第二透鏡42、第三透鏡43、第四透鏡44和第五透鏡45;第一透鏡41設(shè)置在第一光電倍增 管31的前端，用以會(huì)聚第一干涉濾光片21傳遞的光線;第二透鏡42設(shè)置在第二光電倍增管 32的前端，用以會(huì)聚第三干涉濾光片23傳遞的光線；第三透鏡43設(shè)置在第三光電倍增管33 的前端，用以會(huì)聚第五干涉濾光片25傳遞的光線;第四透鏡44設(shè)置在第四光電倍增管34的 前端，用以會(huì)聚第六干涉濾光片26傳遞的光線;第五透鏡45設(shè)置在第五光電倍增管35的前 端，用以會(huì)聚第七干涉濾光片27傳遞的光線。在本實(shí)施例中，最后經(jīng)過干涉濾光片的光線經(jīng) 過設(shè)置在光電倍增管錢的透鏡會(huì)聚后，傳遞給光電倍增管，由光電倍增管處理。
[0045] 在本實(shí)施例的可選方案中，如圖1所示，進(jìn)一步地，第一光電倍增管31接收波長(zhǎng)為 532nm的信號(hào)并分離得到彈性散射信號(hào);第二光電倍增管32接收波長(zhǎng)為530nm的信號(hào);第三 光電倍增管33接收波長(zhǎng)為528nm的信號(hào);第四光電倍增管34接收波長(zhǎng)為660nm的水汽振動(dòng)拉 曼散射信號(hào);第五光電倍增管35接收波長(zhǎng)為607nm的高量子數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼信號(hào)，并分離出低量 子數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼信號(hào)。在本實(shí)施例中，第一光電倍增管31將接收的波長(zhǎng)為532nm的光信號(hào)轉(zhuǎn)化 為電信號(hào)，傳遞至數(shù)據(jù)采集模塊7,由數(shù)據(jù)采集模塊7分析處理，最后確認(rèn)該光路為氣溶膠通 道;第二光電倍增管32將接收的波長(zhǎng)為530nm的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳遞至數(shù)據(jù)采集模塊 7，由數(shù)據(jù)采集模塊7分析處理，最后確認(rèn)該光路為大氣溫度通道;第三光電倍增管33將接收 的波長(zhǎng)為528nm的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳遞至數(shù)據(jù)采集模塊7,由數(shù)據(jù)采集模塊7分析處 理，最后確認(rèn)該光路為大氣溫度通道;第四光電倍增管34將接收的波長(zhǎng)為660nm的光信號(hào)轉(zhuǎn) 化為電信號(hào)，傳遞至數(shù)據(jù)采集模塊7，由數(shù)據(jù)采集模塊7分析處理，最后確認(rèn)該光路為水汽通 道;第五光電倍增管35將接收的波長(zhǎng)為607nm的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳遞至數(shù)據(jù)采集模塊 7,由數(shù)據(jù)采集模塊7分析處理，最后確認(rèn)該光路為氮?dú)馔ǖ馈?br>[0046] 在本實(shí)施例的可選方案中，如圖1所示，進(jìn)一步地，光學(xué)接收模塊還包括第六透鏡 46;第六透鏡46設(shè)置在望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)6與第一分色鏡11之間，用以準(zhǔn)直經(jīng)過望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)6的光 線，并將該光線入射至第一分色鏡11。在本實(shí)施例中，由望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)6接受的光線經(jīng)過第六 透鏡46會(huì)聚、準(zhǔn)直后變成平行光，傳遞至第一分色鏡11繼續(xù)分光。
[0047]在本實(shí)施例的可選方案中，如圖1所示，進(jìn)一步地，第一分色鏡11、第二分色鏡12、 第三分色鏡13和第四分色鏡14與水平面夾角為45度。。在本實(shí)施例中，經(jīng)第六透鏡46匯聚、 準(zhǔn)直后的光線平行射入第一分色鏡11，因第一分色鏡11與水平面夾角為45度，所以無論光 線是折射或是反射，其所得到的光線依然是平行光;通過四組分色鏡的設(shè)置依次改變光路 的傳播方向，以達(dá)到更好的分光效果，同時(shí)保證了干涉濾光片接收光線以分離出所需光線 信號(hào)。
[0048]在本實(shí)施例的可選方案中，如圖1所示，進(jìn)一步地，第一干涉濾光片21和所述第六 干涉濾光片26與水平面夾角為0~7度;第二干涉濾光片22、第三干涉濾光片23、第四干涉濾 光片24、第五干涉濾光片25和第七干涉濾光片27與豎直平面夾角0~7度。在本實(shí)施例中，通 過不同角度的干涉濾光片改變了光線傳播方向，更便于光路傳遞，以分離出所需光線信號(hào)。
[0049] 在本實(shí)施例的可選方案中，如圖1所示，進(jìn)一步地，還包括控制模塊(未標(biāo)注）；控制 模塊與所述激光發(fā)射模塊5和數(shù)據(jù)采集模塊7電連接;控制模塊控制激光發(fā)射模塊5發(fā)射脈 沖激光;脈沖激光與大氣粒子作用后產(chǎn)生散射信號(hào)，散射信號(hào)回射后被光學(xué)接收模塊接收 并分光處理后由數(shù)據(jù)采集模塊7采集處理，而后數(shù)據(jù)采集模塊7給控制模塊發(fā)出結(jié)束測(cè)量指 令，控制模塊將該指令傳遞至激光發(fā)射模塊5。在本實(shí)施例中，控制模塊控制激光發(fā)射模塊5 持續(xù)發(fā)射激光或停止發(fā)射激光;數(shù)據(jù)采集模7塊對(duì)于控制模塊有一個(gè)反饋?zhàn)饔?，?dāng)?shù)谝淮伟l(fā) 射的脈沖激光大氣粒子作用后產(chǎn)生散射信號(hào)，散射信號(hào)回射后被光學(xué)接收模塊接收并分光 處理后，有光電倍增管將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳遞至數(shù)據(jù)采集模塊7,數(shù)據(jù)采集模 塊7收到該電信號(hào)后向控制模塊發(fā)出停止發(fā)射激光的指令，控制模塊收到該指令后，控制激 光發(fā)射模塊5停止發(fā)射激光。
[0050] 在本實(shí)施例的可選方案中，如圖1所示，進(jìn)一步地，激光發(fā)射模塊5包括Nd:YAG脈沖 激光器(未標(biāo)注)和二倍頻晶體(未標(biāo)注）；Nd:YAG脈沖激光器控制端與控制模塊電連接;二 倍頻晶體設(shè)置在Nd: YAG脈沖激光器的發(fā)射端。在本實(shí)施例中，Nd: YAG脈沖激光器發(fā)射脈沖 激光，該脈沖激光通過二倍頻晶體轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率為2v的激光，然后轉(zhuǎn)變后的激光進(jìn)入大氣，與 大氣互相作用。
[0051]最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制;盡 管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(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)其中部分或者全部技術(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)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù) 方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)，其特征在于，包括激光發(fā)射模塊、光學(xué)接收模塊和 數(shù)據(jù)采集模塊； 所述激光發(fā)射模塊發(fā)射的二倍頻532nm的脈沖激光與大氣粒子作用后產(chǎn)生散射信號(hào)； 所述散射信號(hào)被所述光學(xué)接收模塊接收并分光處理后由所述數(shù)據(jù)采集模塊采集處理； 所述光學(xué)接收模塊包括望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、第一分色鏡、第二分色鏡、第三分色鏡、第四分色 鏡、第一干涉濾光片、第二干涉濾光片、第三干涉濾光片、第四干涉濾光片、第五干涉濾光 片、第六干涉濾光片、第七干涉濾光片、第一光電倍增管、第二光電倍增管、第三光電倍增 管、第四光電倍增管和第五光電倍增管； 所述望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)用以接收大氣反射的所述散射信號(hào)，其輸出端將該信號(hào)入射至所述第 一分色鏡，由所述第一分色鏡向后傳遞； 所述第一分色鏡將接收到的光線分別反射至所述第二分色鏡，同時(shí)折射至所述第三分 色鏡;所述第二分色鏡將接收到的光線反射至所述第四分色鏡； 所述第一干涉濾光片接收經(jīng)過所述第三分色鏡折射的光線，并將光線折射至所述第一 光電倍增管； 所述第二干涉濾光片接收所述第三分色鏡反射的光線，并將光線折射至所述第三干涉 濾光片，所述第三干涉濾光片將光線折射至所述第二光電倍增管； 所述第四干涉濾光片接收所述第二干涉濾光片反射的光線，并將光線折射至所述第五 干涉濾光片，所述第三光電倍增管接收經(jīng)過所述第五干涉濾光片折射的光線； 所述第六干涉濾光片接收經(jīng)過所述第四分色鏡折射的光線，并折射至所述第四光電倍 增管； 所述第七干涉濾光片接收所述第四分色鏡反射的光線，并折射至所述第五光電倍增 管。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)，其特征在于，所述第一干涉濾光 片的中心波長(zhǎng)為532.2nm; 所述第二干涉濾光片與所述第三干涉濾光片的中心波長(zhǎng)為530nm; 所述第四干涉濾光片與所述第五干涉濾光片的中心波長(zhǎng)為528nm; 所述第六干涉濾光片的中心波長(zhǎng)為660nm; 所述第七干涉濾光片的中心波長(zhǎng)為607nm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光電倍增 管、第二光電倍增管、第三光電倍增管、第四光電倍增管和第五光電倍增管后端分別與所述 數(shù)據(jù)采集模塊電連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)接收模塊 還包括第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡； 所述第一透鏡設(shè)置在所述第一光電倍增管的前端，用以會(huì)聚所述第一干涉濾光片傳遞 的光線； 所述第二透鏡設(shè)置在所述第二光電倍增管的前端，用以會(huì)聚所述第三干涉濾光片傳遞 的光線； 所述第三透鏡設(shè)置在所述第三光電倍增管的前端，用以會(huì)聚所述第五干涉濾光片傳遞 的光線； 所述第四透鏡設(shè)置在所述第四光電倍增管的前端，用以會(huì)聚所述第六干涉濾光片傳遞 的光線； 所述第五透鏡設(shè)置在所述第五光電倍增管的前端，用以會(huì)聚所述第七干涉濾光片傳遞 的光線。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光電倍增 管接收波長(zhǎng)為532nm的信號(hào)并分離得到彈性散射信號(hào)； 所述第二光電倍增管接收波長(zhǎng)為530nm的信號(hào)； 所述第三光電倍增管接收波長(zhǎng)為528nm的信號(hào)； 所述第四光電倍增管接收波長(zhǎng)為660nm的水汽振動(dòng)拉曼散射信號(hào)； 所述第五光電倍增管接收波長(zhǎng)為607nm的高量子數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼信號(hào)，并分離出低量子數(shù) 轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼信號(hào)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)接收模塊 還包括第六透鏡； 所述第六透鏡設(shè)置在所述望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)與所述第一分色鏡之間，用以準(zhǔn)直經(jīng)過所述望遠(yuǎn) 鏡系統(tǒng)的光線，并將該光線入射至所述第一分色鏡。7. 根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)，其特征在于，所述第 一分色鏡、第二分色鏡、第三分色鏡和第四分色鏡與水平面夾角為45度。8. 根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)，其特征在于，所述第 一干涉濾光片和所述第六干涉濾光片與水平面夾角為〇~7度； 所述第二干涉濾光片、第三干涉濾光片、第四干涉濾光片、第五干涉濾光片和第七干涉 濾光片與豎直平面夾角〇~7度。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)，其特征在于，還包括控制模塊； 所述控制模塊與所述激光發(fā)射模塊和所述數(shù)據(jù)采集模塊電連接； 所述控制模塊控制所述激光發(fā)射模塊發(fā)射脈沖激光； 所述脈沖激光與大氣粒子作用后產(chǎn)生散射信號(hào)，所述散射信號(hào)回射后被所述光學(xué)接收 模塊接收并分光處理后由所述數(shù)據(jù)采集模塊采集處理，而后所述數(shù)據(jù)采集模塊給所述控制 模塊發(fā)出結(jié)束測(cè)量指令，所述控制模塊將該指令傳遞至所述激光發(fā)射模塊。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的探測(cè)拉曼激光雷達(dá)光路系統(tǒng)，其特征在于，所述激光發(fā)射模 塊包括Nd: YAG脈沖激光器和二倍頻晶體； 所述Nd:YAG脈沖激光器控制端與所述控制模塊電連接;所述二倍頻晶體設(shè)置在所述 Nd: YAG脈沖激光器的發(fā)射端。
【文檔編號(hào)】G01S17/88GK106054158SQ201610647075
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月9日 公開號(hào)201610647075.8, CN 106054158 A, CN 106054158A, CN 201610647075, CN-A-106054158, CN106054158 A, CN106054158A, CN201610647075, CN201610647075.8
【發(fā)明人】毛建東, 劉凱, 殷利慶, 孫穎, 王朝飛, 秦學(xué)珍
【申請(qǐng)人】北方民族大學(xué)