[實用新型]一種高光譜激光雷達探測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820334502.1
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN207882443U
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 卜令兵;王勤
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: G01S17/88
• 分類號: G01S17/88;G01N21/47
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮;裴詠萍

本實用新型公開了一種高光譜激光雷達探測系統(tǒng)，該激光雷達探測系統(tǒng)由激光器發(fā)射出激光依次經(jīng)擴束鏡、FP標(biāo)準(zhǔn)具、第一分束鏡、第一波片后垂直進入大氣；望遠(yuǎn)鏡接收大氣后向散射信號后，再依次經(jīng)45°全反鏡、小孔、準(zhǔn)直鏡、濾光片、第二波片到達半透鏡，由半透鏡將信號分為兩路，一路為半透鏡反射信號直接經(jīng)第一匯聚透鏡進入第一光電探測器，另一路為半透鏡透過信號依次經(jīng)FP標(biāo)準(zhǔn)具、第二分束鏡和第二匯聚透鏡后進入第二光電探測器；第一光電探測器和第二光電探測器分別通過信號采集模塊與主控系統(tǒng)相連。本實用新型利用FP標(biāo)準(zhǔn)具進行大氣分子瑞利散射信號和氣溶膠米散射信號的分離，提高氣溶膠光學(xué)參數(shù)探測的精確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于大氣科學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種高光譜激光雷達探測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

廣義來說，大氣氣溶膠一般來說是指半徑范圍為10^-3~10²um的懸浮在大氣中的固態(tài)和液態(tài)微粒，如植物、土壤塵埃、煙霧、海浪和氟化物等。大氣氣溶膠對光傳輸、環(huán)境以及氣候等有著嚴(yán)重的影響。例如，它可以通過吸收和散射太陽光影響地表溫度；其次，氣溶膠在暈的形成過程中扮演凝結(jié)核的角色，可以通過影響云的光學(xué)特性、云量以及云的壽命進而影響降水；再次，煤炭燃燒以及工業(yè)廢氣排放產(chǎn)生的氣溶膠會引起酸雨而導(dǎo)致環(huán)境惡化。因此，對氣溶膠的準(zhǔn)確探測具有著重要的科學(xué)和現(xiàn)實意義。

激光雷達作為一種重要的遙感手段，是通過分析遠(yuǎn)距離目標(biāo)與激光束之間相互作用的回波信號來獲取目標(biāo)性質(zhì)的一種光學(xué)設(shè)備。由于其探測距離遠(yuǎn)，探測精度高等優(yōu)點，激光雷達在探測氣溶膠領(lǐng)域已成為一種不可或缺的設(shè)備。但是傳統(tǒng)的激光雷達在探測氣溶膠光學(xué)參數(shù)時由于受到大氣分子瑞利散射信號的干擾，必須借助雷達系數(shù)這一假設(shè)才能反演氣溶膠光學(xué)參數(shù)，因此，其探測準(zhǔn)確度受限。相比于傳統(tǒng)的激光雷達，高光譜激光雷達在氣溶膠探測精度上具有明顯優(yōu)勢，比如碘分子高光譜激光雷達對氣溶膠有著很高的探測精度，但是這種高光譜激光雷達存在一些弊端，這種高光譜激光雷達使用的是單縱模激光器和高分辨光譜器件，系統(tǒng)復(fù)雜、價格昂貴。振動拉曼激光雷達也可以較為準(zhǔn)確的反演氣溶膠光學(xué)參數(shù)，但其受太陽背景光影響大，白天很難工作。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種成本低、結(jié)構(gòu)簡單的高光譜激光雷達。

為了達到上述目的，本實用新型通過使用傳統(tǒng)的非種子注入Nd：YAG激光器外加一個法布里-珀羅干涉儀（FP標(biāo)準(zhǔn)具）實現(xiàn)高光譜激光雷達對氣溶膠的探測。

本實用新型提供了一種高光譜激光雷達探測系統(tǒng)，包括激光器、擴束鏡、FP標(biāo)準(zhǔn)具、第一分束鏡、第一分束鏡、第一波片、望遠(yuǎn)鏡、45°全反鏡、小孔、準(zhǔn)直鏡、濾光片、第二波片、半透鏡、FP標(biāo)準(zhǔn)具、第二分束鏡、第一匯聚透鏡、第二匯聚透鏡、第一光電探測器、第二光電探測器、信號采集模塊、主控系統(tǒng)；所述激光器發(fā)射出激光依次經(jīng)擴束鏡、FP標(biāo)準(zhǔn)具、第一分束鏡、第一波片后垂直進入大氣；所述望遠(yuǎn)鏡接收大氣后向散射信號后，再依次經(jīng)45°全反鏡、小孔、準(zhǔn)直鏡、濾光片、第二波片到達半透鏡，由半透鏡將信號分為兩路，一路為半透鏡反射信號直接經(jīng)第一匯聚透鏡進入第一光電探測器，另一路為半透鏡透過信號依次經(jīng)所述FP標(biāo)準(zhǔn)具、第二分束鏡和第二匯聚透鏡后進入第二光電探測器；所述第一光電探測器和第二光電探測器分別通過信號采集模塊與主控系統(tǒng)相連。

優(yōu)選的，激光器采用YAG激光器。

優(yōu)選的，望遠(yuǎn)鏡采用200mm的卡塞格林望遠(yuǎn)鏡，其焦距為2032mm。

優(yōu)選的，光電探測器采用H10682-110型號的光電倍增管。

優(yōu)選的，信號采集模塊采用P7882型號的光子計數(shù)卡。

優(yōu)選的，F(xiàn)P標(biāo)準(zhǔn)具的自由光譜范圍為2GHz。

本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

本實用新型利用FP標(biāo)準(zhǔn)具進行大氣分子瑞利散射信號和氣溶膠米散射信號的分離，提高氣溶膠光學(xué)參數(shù)探測的精確度；