[發(fā)明專利]窄帶濾波器的光譜測量裝置及測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910368686.2
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110208776B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱小磊;董俊發(fā);劉繼橋;竹孝鵬;畢德倉;陳衛(wèi)標(biāo)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497;G01J3/28
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種窄帶濾波器光譜測量系統(tǒng)裝置，包括激光器，分束器，波長計，第一隔離器，放大器，第二隔離器，倍頻晶體,準(zhǔn)直鏡，光闌，濾光片，分光鏡，第一聚焦鏡，第一探測器，位置控制系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)，窄帶濾波器，第二聚焦鏡，第二探測器，信號采集處理系統(tǒng)，信號發(fā)生器。本發(fā)明能夠測量窄帶濾波器在所需中心波長的最大透過率和透射光譜寬度，便于在高光譜分辨率激光雷達(dá)中安裝窄帶濾波器或者裝校時，通過測量窄帶濾波器在中心波長處的透過率，判斷窄帶濾波器的安裝角度是否正確，中心波長是否位于所需波長。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于大氣激光雷達(dá)領(lǐng)域，尤其涉及到在高光譜分辨率激光雷達(dá)中，

要求實(shí)現(xiàn)窄帶濾波器透射譜線的測量和定標(biāo)。

背景技術(shù)

氣溶膠探測近年來已成為大氣環(huán)境監(jiān)測中至關(guān)重要的部分。高光譜分辨率激光雷達(dá)是探測氣溶膠的有效工具，但是高光譜分辨率激光雷達(dá)接收遠(yuǎn)距離有效信號回波較弱，白天工作時需要減少背景噪聲。窄帶濾波器能夠有效減少背景噪聲，常常配合干涉濾光片一起工作，進(jìn)一步濾除背景光信號，因此在高光譜分辨率激光雷達(dá)上應(yīng)用廣泛。窄帶濾波器的安裝角度極大地影響了回波信號的強(qiáng)度。為了檢測窄帶濾波器安裝是否正確，需要設(shè)計一套窄帶濾波器高精度光譜測量系統(tǒng)裝置，在實(shí)驗(yàn)室測量所需波長為中心波長時窄帶濾波器的最大透過率，并對透射光譜進(jìn)行定標(biāo)，為高光譜分辨率激光雷達(dá)的窄帶濾波器濾波器精確裝校提供判斷依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種窄帶濾波器的光譜測量裝置，可以在對窄帶濾波器光譜透過率曲線進(jìn)行快速和高精度測量，獲得窄帶濾波器在所需波長處的最大透過率，以此透過率為基準(zhǔn)，將窄帶濾波器裝校在高光譜分辨率激光雷達(dá)中，當(dāng)窄帶濾波器在所需波長處具有相同透過率時，可以判斷窄帶濾波器裝校正確，能夠滿足窄帶濾波器接收要求。

本發(fā)明的基本原理是利用可調(diào)諧激光器和信號發(fā)生器組成可掃頻的激光器，激光器的輸出波長在所需波長附近掃描。將激光器基頻激光倍頻成倍頻光，通過溫度控制系統(tǒng)對窄帶濾波器實(shí)現(xiàn)溫度控制，利用位置調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)窄帶濾波器的角度，實(shí)現(xiàn)窄帶濾波器的中心波長等于所需波長，在所需波長處具有最大透過率，獲得所需波長附近的光譜透過率曲線，對透射光譜進(jìn)行定標(biāo)。

本發(fā)明技術(shù)解決方案如下：

一方面，本發(fā)明公開了一種窄帶濾波器光譜測量系統(tǒng)裝置，包括激光器，分束器，波長計，第一隔離器，放大器，第二隔離器，倍頻晶體,準(zhǔn)直鏡，光闌，濾光片，分光鏡，第一聚焦鏡，第一探測器，位置控制系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)，窄帶濾波器，第二聚焦鏡，第二探測器，信號采集處理系統(tǒng)，信號發(fā)生器。

上述元部件的位置關(guān)系如下：

所述的激光器與信號發(fā)射器相連，組成可掃頻的激光器。所述的激光器發(fā)射的連續(xù)光經(jīng)過分束器后分為兩束，一束光進(jìn)入波長計進(jìn)行波長監(jiān)測，另一束光進(jìn)入第一隔離器。所述的第一隔離器的出射光經(jīng)過放大器放大光束功率后，進(jìn)入第二隔離器，然后經(jīng)過倍頻晶體將基頻光倍頻為倍頻光，進(jìn)入準(zhǔn)直鏡后輸出準(zhǔn)直光束。所述的準(zhǔn)直光束經(jīng)過光闌控制光斑大小后射入濾光片，射出的光經(jīng)過分光鏡分束后分成反射光和透射光兩部分，所述的反射光進(jìn)入第一聚焦鏡后聚焦至第一探測器進(jìn)行入射光功率監(jiān)測，所述的透射光射入窄帶濾波器。所述的位置控制系統(tǒng)控制窄帶濾波器的位置與角度，使得窄帶濾波器的中心波長位于高光譜分辨率激光雷達(dá)所需的波長處。所述的溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)窄帶濾波器的高精度溫度控制。所述的窄帶濾波器透射的光經(jīng)過第二聚焦鏡聚焦后進(jìn)入第二探測器進(jìn)行窄帶濾波器透射光功率測量。所述的信號采集處理系統(tǒng)采集第一探測器和第二探測器的電信號，處理信號后獲得窄帶濾波器的光譜透過率曲線，計算峰值透過率和透射光譜寬度。

另一方面，本發(fā)明公開了一種窄帶濾波器的光譜測量方法，包括步驟如下：

①固定激光器工作電流后，通過位置控制系統(tǒng)在掃描角度范圍內(nèi)掃描，當(dāng)?shù)竭_(dá)透過率函數(shù)最大值后停止位置控制系統(tǒng)。此時，位置控制系統(tǒng)調(diào)整窄帶濾波器中心波長到所需波長處。