[發明專利]一種全固態連續波鈉測溫測風激光雷達

在審

• 申請號: 201810608909.3
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108535739A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 李陶;方欣;李豐;竇賢康
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G01S7/48;G01S7/491
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

本發明公開了一種全固態連續波鈉測溫測風激光雷達，包括光路依次連接的種子光激光器、預放大器、聲光頻移器、主放大器、倍頻晶體、偽隨機編碼器、擴束鏡和分束片組，預放大器和主放大器分別連接有泵浦裝置，預放大器的出口光線通過分光片與另一個倍頻晶體和穩頻裝置連接，穩頻裝置與所述種子光激光器連接。還包括控制系統，控制系統與采集計算機、數據處理與服務中心、聲光頻移器、偽隨機編碼器、穩頻裝置、分束片組的電機控制器分別連接。采集計算機通過光子計數器與望遠鏡連接。解決了高時間和空間分辨率的中間層頂區域鈉原子數密度廓線、大氣溫度和風速廓線的小型化和低功耗測量，可實現中間層頂區域鈉原子密度、風速和溫度水平方向變化特征的可移動大范圍觀測，為下一代機載和星載設備奠定技術基礎。

技術領域

本發明涉及一種激光雷達，尤其涉及一種全固態連續波鈉測溫測風激光雷達，主要用于中間層頂區域(80-105)km鈉原子數密度、溫度和風速廓線的測量。

背景技術

隨著人類航空和航天活動的增加，臨近空間環境正在受到高度重視。距離地面80-105公里的高度區域通常被稱為中間層頂區域(mesopause)，那里的溫度是地球大氣層中溫度最低的區域，并有著顯著的季節變化規律：冬天溫度高而夏天溫度低。另外該區域的大氣背景風場也有著明顯的季節變化：緯向環流夏季西向冬季東向，而徑向環流是由夏季半球吹向冬季半球。中間層頂區域也是地外物質(宇宙塵埃和流星)注入和燒蝕的區域，由于流星消融形成的金屬層中金屬原子/離子是該區域動力學、光化學耦合過程極好的示蹤物，研究金屬層對于理解中間層頂大氣動力學和光化學具有重要科學意義。

目前全球和區域性大氣模式雖然能夠在一定程度上模擬和預測中高層大氣溫度和風場的變化，但還遠未達到足夠的精度和可靠信。但目前仍然缺乏區域和全球中間層頂區域大氣溫度、風場、和大氣重力波的高精度探測。在金屬鈉層的觀測中，鈉熒光激光雷達具有獨特的優勢，能夠提供高時間和空間分辨率的鈉原子數密度廓線目前絕大部分鈉激光雷達(無論是寬帶和窄帶)都是地基非移動系統，并采用了脈沖式激光發射光源，只能進行定點(in situ)觀測。主要問題是由于目前脈沖式鈉測溫測風激光雷達系統，無論是半導體泵浦式還是氙燈泵浦式鈉測溫測風激光雷達系統，其體積和功耗都不能做到很小，只適合在具有充足面積和電力供應的實驗室條件下進行布置。這是制約鈉測溫測風激光雷達進行移動測量、球載、機載和星載平臺搭載的關鍵問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種全固態連續波鈉測溫測風激光雷達。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明的全固態連續波鈉測溫測風激光雷達，包括光路依次連接的種子光激光器、預放大器、聲光頻移器、主放大器、倍頻晶體、偽隨機編碼器、擴束鏡和分束片組，所述預放大器和主放大器分別連接有泵浦裝置，所述預放大器的出口光線通過分光片與另一個倍頻晶體和穩頻裝置連接，所述穩頻裝置與所述種子光激光器連接。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的全固態連續波鈉測溫測風激光雷達，解決了高時間和空間分辨率的中間層頂區域鈉原子數密度廓線、大氣溫度和風速廓線的的小型化和低功耗測量，解決了鈉測溫測風激光雷達的全固態化、小型化、小功率化和超窄帶CW難題；可真正意義上實現中間層頂區域鈉原子密度、風速和溫度水平方向變化特征的可移動大范圍觀測，為下一代機載和星載設備奠定技術基礎。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的全固態連續波鈉測溫測風激光雷達結構示意圖；

圖2為本發明實施例中超窄帶頻率穩定三頻連續CW激光光源產生結構圖；

圖3為本發明實施例中無多普勒飽和光譜技術實現結構圖；

圖4為本發明實施例中實現發射系統中產生三個頻率激光的方法，即光纖式聲光調制技術原理方案圖。

具體實施方式