[發(fā)明專利]一種超快激光成絲對(duì)大氣組分的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)探測(cè)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011512316.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112798574A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋海英;汪鵬;劉世炳;張澤亮;李亞超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/73
• 分類號(hào): G01N21/73;G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種超快激光成絲對(duì)大氣組分的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：飛秒激光光源、光路系統(tǒng)、信號(hào)采集與發(fā)射系統(tǒng)、光電信號(hào)接收與光譜分析系統(tǒng)；其中，

所述的飛秒激光光源用于產(chǎn)生飛秒脈沖激光；

所述的光路系統(tǒng)用于調(diào)整飛秒激光的空間位置，用于大氣組分檢測(cè)；

所述的信號(hào)采集與發(fā)射系統(tǒng)用于對(duì)大氣中激光成絲的熒光光譜進(jìn)行探測(cè)，實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳回光電信號(hào)接收與光譜分析系統(tǒng)中；

所述的光電信號(hào)接收與光譜分析系統(tǒng)用于接收來(lái)自信號(hào)采集與發(fā)射系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)大氣組分進(jìn)行實(shí)時(shí)分析并顯示。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超快激光成絲對(duì)大氣組分的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，光路系統(tǒng)包括：用于固定光學(xué)元件的光學(xué)面包板、用于光束整形的空間光調(diào)制器、用于激光擴(kuò)束的擴(kuò)束鏡、用于激光聚焦的透鏡；飛秒脈沖激光經(jīng)過(guò)空間光調(diào)制器整形成高斯線性，經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束以減少飛秒脈沖激光傳輸過(guò)程中可能存在的能量損耗，最后經(jīng)過(guò)長(zhǎng)焦距透鏡聚焦。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超快激光成絲對(duì)大氣組分的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所用的透鏡為一個(gè)聚焦透鏡或多個(gè)聚焦透鏡的組合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超快激光成絲對(duì)大氣組分的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的光電信號(hào)采集與發(fā)射系統(tǒng)利用無(wú)人機(jī)攜帶熒光高光譜相機(jī)進(jìn)行探測(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超快激光成絲對(duì)大氣組分的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的光電信號(hào)收集與光譜檢測(cè)系統(tǒng)利用激光大氣成絲光譜變化探測(cè)大氣組分和濃度，并通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超快激光成絲對(duì)大氣組分的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

S1：所述飛秒激光光源產(chǎn)生飛秒激光脈沖；

S2：所述的飛秒激光脈沖經(jīng)過(guò)光路系統(tǒng)中的空間光調(diào)制器、擴(kuò)束鏡、聚焦鏡之后，在空氣中電離氣體分子而產(chǎn)生一條光絲；

S31：當(dāng)聚焦光束光腰位置能量大于大氣分子的電離閾值，大氣被擊穿電離形成等離子體，激光脈沖作用后電子與母核發(fā)生復(fù)合，同時(shí)輻射出不同原子或分子特有的熒光光譜；

S32：所述的信號(hào)采集與發(fā)射系統(tǒng)對(duì)激光光絲位置進(jìn)行定位，對(duì)熒光光譜進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并回傳到光電信號(hào)接收與光譜分析系統(tǒng)；

S4：光電信號(hào)接收與光譜分析系統(tǒng)接收來(lái)自信號(hào)采集與發(fā)射系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與分析。