[發(fā)明專利]基于紫外準(zhǔn)單支純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼譜提取的全天時(shí)測(cè)溫激光雷達(dá)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710198611.5
• 申請(qǐng)日: 2017-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN107024699B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 易帆;潘向亮;柳付超;張?jiān)迄i;余長(zhǎng)明;翁淼;易洋;殷振平;閆燕鶯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S17/95
• 分類號(hào): G01S17/95;G01S7/481;G01K11/32
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 魏波

1.一種基于紫外準(zhǔn)單支純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼譜提取的全天時(shí)測(cè)溫激光雷達(dá)，其特征在于：由激光發(fā)射單元(1)、光學(xué)接收單元(2)和信號(hào)采集與控制單元(3)組成；

所述激光發(fā)射單元(1)包括沿出射光路方向依次排列的Nd:YAG激光器(101)、激光擴(kuò)束器(102)、第一發(fā)射導(dǎo)光鏡(103)、第二發(fā)射導(dǎo)光鏡(104)；Nd:YAG激光器(101)的光軸與激光擴(kuò)束器(102)的光軸重合，且激光擴(kuò)束器(102)的小口徑光入射端靠近Nd:YAG激光器(101)出光口一側(cè)，第一發(fā)射導(dǎo)光鏡(103)的鏡面與激光擴(kuò)束器(102)的光軸成45°角并相交于第一發(fā)射導(dǎo)光鏡(103)的鏡面中心，第二發(fā)射導(dǎo)光鏡(104)的鏡面與第一發(fā)射導(dǎo)光鏡(103)的鏡面相互平行，且第二發(fā)射導(dǎo)光鏡(104)能通過(guò)電動(dòng)雙軸傾斜臺(tái)精密控制鏡面角度；

所述光學(xué)接收單元(2)包括望遠(yuǎn)鏡(201)、視場(chǎng)光闌(202)、第一反射鏡(203)、長(zhǎng)焦準(zhǔn)直透鏡(204)、第一能量分光鏡(205)、第二能量分光鏡(206)、第一超窄帶濾光片(207)、第一會(huì)聚透鏡(208)、第一雙透鏡組(209)、第一光電探測(cè)器(210)、第二超窄帶濾光片(211)、第一恒溫箱(212)、第一Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具(213)、第二會(huì)聚透鏡(214)、第二雙透鏡組(215)、第二光電探測(cè)器(216)、第二反射鏡(217)、第三超窄帶濾光片(218)、第二恒溫箱(219)、第二Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具(220)、第三會(huì)聚透鏡(221)、第三雙透鏡組(222)、第三光電探測(cè)器(223)；望遠(yuǎn)鏡(201)的光軸與天頂方向保持平行，視場(chǎng)光闌(202)端面設(shè)置在望遠(yuǎn)鏡(201)的像方焦平面，且視場(chǎng)光闌(202)的中心軸線與望遠(yuǎn)鏡(201)的光軸重合；視場(chǎng)光闌(202)的出射光路方向上依次設(shè)置有第一反射鏡(203)、長(zhǎng)焦準(zhǔn)直透鏡(204)、第一能量分光鏡(205)，第一反射鏡(203)的鏡面與望遠(yuǎn)鏡(201)的光軸成45°角并相交于第一反射鏡(203)的鏡面中心，長(zhǎng)焦準(zhǔn)直透鏡(204)設(shè)置在第一反射鏡(203)的反射光路方向上且物方焦平面與望遠(yuǎn)鏡(201)的像方焦平面重合，第一能量分光鏡(205)與第二能量分光鏡(206)的工作角度均為45°且鏡面相互垂直；第二能量分光鏡(206)的反射光路方向上依次設(shè)置有第一超窄帶濾光片(207)、第一會(huì)聚透鏡(208)、第一雙透鏡組(209)、第一光電探測(cè)器(210)，第一會(huì)聚透鏡(208)的像方會(huì)聚點(diǎn)與第一雙透鏡組(209)的物方焦點(diǎn)重合；第二能量分光鏡(206)的透射光路方向上依次設(shè)置有三片相同的第二超窄帶濾光片(211)、第一恒溫箱(212)、第一Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具(213)、第二會(huì)聚透鏡(214)、第二雙透鏡組(215)、第二光電探測(cè)器(216)，第一Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具(213)工作角度為θ₁，且第一Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具(213)放置在第一恒溫箱(212)內(nèi)，第二會(huì)聚透鏡(214)的像方會(huì)聚點(diǎn)與第二雙透鏡組(215)的物方焦點(diǎn)重合；第一能量分光鏡(205)的反射光路方向上依次設(shè)置有第二反射鏡(217)、兩片相同的第三超窄帶濾光片(218)、第二恒溫箱(219)、第二Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具(220)、第三會(huì)聚透鏡(221)、第三雙透鏡組(222)、第三光電探測(cè)器(223)，第二反射鏡(217)的工作角度為45°且鏡面與第一能量分光鏡(205)的鏡面相互平行，第二Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具(220)的工作角度為θ₂，且第二Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具(220)放置在第二恒溫箱(219)內(nèi)，第三會(huì)聚透鏡(221)的像方會(huì)聚點(diǎn)與第三雙透鏡組(222)的物方焦點(diǎn)重合；

所述信號(hào)采集與控制單元(3)包括數(shù)據(jù)采集器(301)和計(jì)算機(jī)(302)，第一光電探測(cè)器(210)、第二光電探測(cè)器(216)和第三光電探測(cè)器(223)的信號(hào)輸出端通過(guò)BNC信號(hào)傳輸線一一對(duì)應(yīng)接入數(shù)據(jù)采集器(301)三個(gè)采集通道的數(shù)據(jù)輸入端，數(shù)據(jù)采集器(301)的數(shù)據(jù)輸出端通過(guò)一根網(wǎng)線連接至計(jì)算機(jī)(302)，計(jì)算機(jī)(302)通過(guò)串口線和時(shí)序控制電路與Nd:YAG激光器(101)連接；

沿光軸依次排列的第一超窄帶濾光片(207)、第一會(huì)聚透鏡(208)、第一雙透鏡組(209)、第一光電探測(cè)器(210)組成彈性通道，提取并探測(cè)波長(zhǎng)為354.82nm的彈性散射信號(hào)；沿光軸依次排列的第二超窄帶濾光片(211)、第一恒溫箱(212)、第一Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具(213)、第二會(huì)聚透鏡(214)、第二雙透鏡組(215)、第二光電探測(cè)器(216)組成低階拉曼通道，提取并探測(cè)354.82nm紫外激光輻射時(shí)的N₂分子反斯托克斯純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼J＝8特征譜線和O₂分子反斯托克斯純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼J＝11特征譜線，且對(duì)波長(zhǎng)為354.82nm的彈性散射信號(hào)強(qiáng)度的透過(guò)率低于10^-6；第三超窄帶濾光片(218)、第二恒溫箱(219)、第二Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具(220)、第三會(huì)聚透鏡(221)、第三雙透鏡組(222)、第三光電探測(cè)器(223)組成高階拉曼通道，提取并探測(cè)354.82nm紫外激光輻射時(shí)的N₂分子反斯托克斯純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼J＝14特征譜線和O₂分子反斯托克斯純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼J＝19特征譜線，且對(duì)波長(zhǎng)為354.82nm的彈性散射信號(hào)強(qiáng)度的透過(guò)率低于10^-6。