[發(fā)明專利]一種雙光束受激布里淵散射機載海洋激光雷達系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201911060136.0
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110673156A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 毛志華;袁大鵬;陳鵬;張鎮(zhèn)華;劉航;劉建陽
• 申請（專利權(quán)）人: 自然資源部第二海洋研究所
• 主分類號: G01S17/88
• 分類號: G01S17/88;G01S7/481;G01N21/53
• 代理公司: 33200 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 賈玉霞

本發(fā)明公開一種雙光束受激布里淵散射機載海洋激光雷達系統(tǒng)，其中532nm波長光束經(jīng)透鏡聚焦到水面上溢油層或水面下懸浮溢油中并激發(fā)受激布里淵散射，而355nm波長光速在經(jīng)過準(zhǔn)直以后直接入射到水面上溢油層并激發(fā)受激布里淵散射信號，散射信號由其相位共軛特性沿背向180°返回，再次經(jīng)過四分之一波片后變成豎直偏振，并被PBS反射到信號接收系統(tǒng)。本發(fā)明通過布里淵激光雷達探測回波信號的頻率變化監(jiān)測海面溢油污染，從而能大范圍實時地探測海洋表面是否有溢油污染，且本發(fā)明的系統(tǒng)受到自然環(huán)境的噪聲光干擾小，探測精度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激光雷達系統(tǒng)裝置，具體涉及一種雙光束受激布里淵散射機載海洋激光雷達系統(tǒng)。

背景技術(shù)

石油泄漏后會在水面形成一層油膜，這層油膜會阻礙海洋表面的水分蒸發(fā)，影響大氣與水體的熱交換及海水溫度。而隨著時間的推移，溢油會以乳化狀態(tài)存在于海洋表面，這種乳狀液通常很黏，不容易消散。同時，溢油在陽光及風(fēng)的作用下散發(fā)出多種有毒有害物質(zhì)，將對海洋周邊環(huán)境和海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生短期或長期的影響，使自然環(huán)境、生態(tài)資源受到損害，甚至嚴(yán)重危害人體健康。乳化過程會使溢油清除工作更困難,妨礙了大多數(shù)機械回收設(shè)備的有效操作。現(xiàn)有技術(shù)中缺少有效監(jiān)測海洋溢油的設(shè)備和方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種雙光束受激布里淵散射機載海洋激光雷達系統(tǒng)，采用受激布里淵散射激光雷達探測技術(shù)，重點探測海洋表面的溢油污染，通過測量溢油及其乳化過程中的受激布里淵散射光譜來反演分析彈性模量的變化，實時分析監(jiān)測海洋溢油，有效的解決海洋溢油所造成的海洋環(huán)境污染問題。

本發(fā)明為解決上述問題所提供的技術(shù)方案為：

一種雙光束受激布里淵散射機載海洋激光雷達系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括雙光束水平偏振光發(fā)射系統(tǒng)、偏振分光鏡一、λ/4波片一、反射鏡一、聚焦單元、反射鏡三、凸透鏡一、針孔濾波器一、凹透鏡一、F-P標(biāo)準(zhǔn)具一、ICCD一、偏振分光鏡二、λ/4波片二、反射鏡二、反射鏡四、由凸透鏡二、針孔濾波器二、凹透鏡二、F-P標(biāo)準(zhǔn)具二、ICCD二、計算機、時序控制單元；

所述的雙光束水平偏振光發(fā)射系統(tǒng)包括發(fā)射出nm基頻光激光器、倍頻晶體、λ/2波片一和λ/2波片二，所述的激光器發(fā)出兩束基頻光，經(jīng)二倍頻、三倍頻后分別輸出532nm及355nm的泵浦光，并經(jīng)λ/2波片一和λ/2波片二后變成532nm及355nm的水平偏振泵浦光；

所述532nm水平偏振泵浦光依次經(jīng)過偏振分光鏡一、λ/4波片一、反射鏡一和由凹透鏡和凸透鏡組成的聚焦單元，聚焦到海水表面的溢油層或水面下的懸浮溢油中并激發(fā)受激布里淵散射，由于位相共軛效應(yīng)產(chǎn)生后向的受激布里淵散射光譜，后向受激布里淵散射光通過反射鏡一、λ/4波片一、偏振分光鏡一、反射鏡三、由凸透鏡一、針孔濾波器一、凹透鏡一組成的準(zhǔn)直濾波單元一、F-P標(biāo)準(zhǔn)具一，后被ICCD一接收；

所述355nm水平偏振泵浦光依次經(jīng)過偏振分光鏡二、λ/4波片二、反射鏡二入射到海水表面的溢油層，并激發(fā)受激布里淵散射信號，后向受激布里淵散射光通過反射鏡二、λ/4波片二、偏振分光鏡二、反射鏡四、由凸透鏡二、針孔濾波器二、凹透鏡二組成的準(zhǔn)直濾波單元二、F-P標(biāo)準(zhǔn)具二后，被ICCD二接收，計算機對ICCD一和ICCD二進行處理；

所述的時序控制單元與所述的ICCD一、ICCD二和基頻光激光器連接，用于實時控制基頻光激光器和ICCD一、ICCD二的脈沖信號，以致使發(fā)射信號和ICCD一、ICCD二的時序信號同步。

進一步地，所述的聚焦單元的聚焦距離為0-200m。

進一步地，所述的1064nm基頻光激光器為種子注入脈沖Nd：YAG激光器。

進一步地，所述的F-P標(biāo)準(zhǔn)具一和F-P標(biāo)準(zhǔn)具二的自由光譜范圍為0～19.6GHz。

進一步地，所述的ICCD一、ICCD二的門控時間可達2ns。