本发明专利技术提供了一种多波长激光雷达系统回波信号分光装置，包括：外壳；设置在外壳内的光学元件固定架；以及设置在光学元件固定架上的光学元件；通过本发明专利技术提供的多波长激光雷达系统回波信号分光装置，通过集成激光雷达镜后分光路径，实现对多波段拉曼‑米散射信号及大气微弱荧光信号同时探测的模块化设计，为提升系统结构设计的紧凑性、灵活性以及快速探测多通道信号提供了可能，并将有利于激光雷达系统在参与野外观测试验时快速稳定的进行探测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电气领域，尤其涉及一种多波长激光雷达系统回波信号分光装置。
技术介绍
激光雷达是一种具有高时间空间分辨率、能够连续自动观测、可提供大气气溶胶物理光学特性及垂直分布特征的主动式遥感探测手段，是研究气溶胶对环境、人体健康和气候变化影响的最有力观测工具之一。其主要由激光发射单元、回波信号接收单元和信号采集单元三部分组成。激光发射单元将扩束准直后的激光束发射至大气中，激光束与大气颗粒物相互作用后，后向散射信号由回波信号接收单元接收，依据不同的探测需求对回波信号进行分光，然后由光电探测器将光信号转换为电信号并由数据采集系统完成信号采集和存储。其中，回波信号接收单元中的分光部分是整个激光雷达系统设计的关键点，也是最能体现整个激光雷达系统探测多元化和先进性的核心技术。结合过去多年激光雷达春季野外观测试验积累的丰富经验，使得我们对激光雷达系统中信号接收单元有了更深的认识。在春季野外观测试验中，激光雷达系统往往需要伴随野外移动观测系统长途跋涉到指定的试验站点。随之而来的问题之一则是：由于路途的颠簸，激光雷达系统中的光学部件位置发生改变。到达试验站点后，在仪器正式观测之前，需要花几天的时间对整个激光雷达系统的光学路径需要重新调试。尤其是在多个站点的移动观测试验中，需要占用很多的试验时间和经济成本。因此，如何尽可能的减少野外观测试验中占用试验时间和经济成本问题成为我们亟需解决的问题。显然，这对激光雷达系统回波信号接收单元分光部分的稳定性和灵活性提出了要求，而这种稳定性和灵活性主要体现在分光部分如何尽可能的保证光学部件的位置不发生改变。目前，我国使用的大部分激光雷达系统均从国外进口，在参与野外观测试验时，产生如下问题：系统结构紧凑性高的激光雷达系统，虽然内部的光学路径不易发生改变，但其探测参量有限，已逐渐无法满足试验需求的多样性；(2)部分激光雷达能够在一定程度上满足试验探测需求，但其分光部分依旧没有进行模块化设计，在参与野外试验站点时仍然需要进行调试，且购置成本昂贵。综上所述，设计能够有助于提高适合参与野外移动观测试验的激光雷达回波信号接收单
元的分光部分十分必要。
技术实现思路
本专利技术旨在至少克服上述缺陷之一提供一种多波长激光雷达系统回波信号分光装置，有利于激光雷达系统在参与野外观测试验时快速稳定的进行探测。为达到上述目的，本专利技术的技术方案具体是这样实现的：本专利技术的一个方面提供了一种多波长激光雷达系统回波信号分光装置，包括：外壳；设置在外壳内的光学元件固定架；以及设置在光学元件固定架上的光学元件；其中，光学元件固定架包括：全反射镜固定架，用于固定全反射镜，全反射镜被配置为将望远镜接收到的垂直方向传输的回波信号转变为水平方向传输；第一二色镜固定架，用于固定第一二色镜，第一二色镜被配置为对全反射镜传输的回波信号进行第一反射和第一透射；第二二色镜固定架，用于固定第二二色镜，第二二色镜被配置为对第一二色镜进行第一反射的回波信号进行第二反射和第二透射；第一偏振分光晶体固定架，用于固定第一偏振分光晶体，第一偏振分光晶体被配置为对第二二色镜第二反射的回波信号进行偏振处理，将第二二色镜第二反射的回波信号分为水平偏振回波信号和垂直偏振回波信号；第一窄带滤镜、透镜、光电倍增管固定架，用于依次固定第一窄带滤镜、第一透镜以及第一光电倍增管，第一窄带滤镜被配置为过滤第一偏振分光晶体射出的垂直偏振回波信号，允许第一波段的光信号通过，第一透镜被配置为将第一窄带滤镜过滤的光信号进行聚焦，第一光电倍增管，用于接收第一透镜射出的聚焦后的光信号，并将聚焦后的光信号转换为电信号并输出；第二窄带滤镜、透镜、光电倍增管固定架，用于依次固定第二窄带滤镜、第二透镜以及第二光电倍增管，第二窄带滤镜被配置为过滤第一偏振分光晶体射出的水平偏振回波信号，允许第二波段的光信号通过，第二透镜被配置为将第二窄带滤镜过滤的光信号进行聚焦，第二光电倍增管，用于接收第二透镜射出的聚焦后的光信号，并将聚焦后的光信号转换为电信号并输出；第三二色镜固定架，用于固定第三二色镜，第三二色镜被配置为对第一二色镜第一透射的回波信号进行第三反射和第三透射；第二偏振分光晶体固定架，用于固定第二偏振分光晶体，第二偏振分光晶体被配置为对第三二色镜第三反射的回波信号进行偏振处理，将第三二色镜第三反射的回波信号分为水平偏振回波信号和垂直偏振回波信号；第三窄带滤镜、透镜、光电倍增管固定架，用于依次固定第三窄带滤镜、第三透镜以及第三光电倍增管，第三窄带滤镜被配置为过滤第二偏振分光晶体射出的垂直偏振回波信号，允许第三波段的光信号通过，第三透镜被配置为将第三窄带滤镜过滤的光信号进行聚焦，第三光电倍增管，用于接收第三透镜射出的
聚焦后的光信号，并将聚焦后的光信号转换为电信号并输出；第四窄带滤镜、透镜、光电倍增管固定架，用于依次固定第四窄带滤镜、第四透镜以及第四光电倍增管，第四窄带滤镜被配置为过滤第二偏振分光晶体射出的水平偏振回波信号，允许第四波段的光信号通过，第四透镜被配置为将第四窄带滤镜过滤的光信号进行聚焦，第四光电倍增管，用于接收第四透镜射出的聚焦后的光信号，并将聚焦后的光信号转换为电信号并输出；第四二色镜固定架，用于固定第四二色镜，第四二色镜被配置为对第三二色镜第三透射的回波信号进行第四反射和第四透射；第五窄带滤镜、透镜、光电倍增管固定架，用于依次固定第五窄带滤镜、第五透镜以及第五光电倍增管，第五窄带滤镜被配置为过滤第四二色镜第四反射的回波信号，允许第五波段的光信号通过，第五透镜被配置为将第五窄带滤镜过滤的光信号进行聚焦，第五光电倍增管，用于接收第五透镜射出的聚焦后的光信号，并将聚焦后的光信号转换为电信号并输出；第六窄带滤镜、透镜、光电倍增管固定架，用于依次固定第六窄带滤镜、第六透镜以及第六光电倍增管，第六窄带滤镜被配置为过滤第四二色镜第四透射的回波信号，允许第六波段的光信号通过，第六透镜被配置为将第六窄带滤镜过滤的光信号进行聚焦，第六光电倍增管，用于接收第六透镜射出的聚焦后的光信号，并将聚焦后的光信号转换为电信号并输出；第七透镜固定架，用于固定第七透镜，第七透镜被配置为对第二二色镜第二透射的回波信号进行聚焦；精细光纤调整架，用于对光纤进行调整，将第七透镜聚焦后的回波信号通过光纤进行输出；其中，外壳包括：第一圆孔，用于向全反射镜进行透光；第二圆孔，用于将光纤引出。另外，多波长激光雷达系统回波信号分光装置还包括：快门固定装置，用于固定快门，快门用于隔绝强光进入光纤；第三圆孔，用于将第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管、第四光电倍增管、第五光电倍增管以及第六光电倍增管输出的数据线引出。另外，第一窄带滤镜和第二窄带滤镜为355nm窄带滤光镜；第三窄带滤镜和第四窄带滤镜为532nm窄带滤光镜；第五窄带滤镜为607nm窄带滤光镜；第六窄带滤镜为660nm窄带滤光镜。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术提供的多波长激光雷达系统回波信号分光装置，通过集成激光雷达镜后分光路径，实现对多波段拉曼-米散射信号及大气微弱荧光信号同时探测的模块化设计，为提升系统结构设计的紧凑性、灵活性以及快速探测多通道信号提供了可能，并将有利于激光雷达系统在参与野外观测试验时快速稳定的进行探测。附图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多波长激光雷达系统回波信号分光装置，其特征在于，包括：外壳；设置在外壳内的光学元件固定架；以及设置在所述光学元件固定架上的光学元件；其中，所述光学元件固定架包括：全反射镜固定架，用于固定全反射镜，所述全反射镜被配置为将望远镜接收到的垂直方向传输的回波信号转变为水平方向传输；第一二色镜固定架，用于固定第一二色镜，所述第一二色镜被配置为对所述全反射镜传输的回波信号进行第一反射和第一透射；第二二色镜固定架，用于固定第二二色镜，所述第二二色镜被配置为对所述第一二色镜进行第一反射的回波信号进行第二反射和第二透射；第一偏振分光晶体固定架，用于固定第一偏振分光晶体，所述第一偏振分光晶体被配置为对所述第二二色镜第二反射的回波信号进行偏振处理，将所述第二二色镜第二反射的回波信号分为水平偏振回波信号和垂直偏振回波信号；第一窄带滤镜、透镜、光电倍增管固定架，用于依次固定第一窄带滤镜、第一透镜以及第一光电倍增管，所述第一窄带滤镜被配置为过滤所述第一偏振分光晶体射出的垂直偏振回波信号，允许第一波段的光信号通过，所述第一透镜被配置为将所述第一窄带滤镜过滤的光信号进行聚焦，第一光电倍增管，用于接收所述第一透镜射出的聚焦后的光信号，并将所述聚焦后的光信号转换为电信号并输出；第二窄带滤镜、透镜、光电倍增管固定架，用于依次固定第二窄带滤镜、第二透镜以及第二光电倍增管，所述第二窄带滤镜被配置为过滤所述第一偏振分光晶体射出的水平偏振回波信号，允许第二波段的光信号通过，所述第二透镜被配置为将所述第二窄带滤镜过滤的光信号进行聚焦，第二光电倍增管，用于接收所述第二透镜射出的聚焦后的光信号，并将所述聚焦后的光信号转换为电信号并输出；第三二色镜固定架，用于固定第三二色镜，所述第三二色镜被配置为对所述第一二色镜第一透射的回波信号进行第三反射和第三透射；第二偏振分光晶体固定架，用于固定第二偏振分光晶体，所述第二偏振分光晶体被配置为对所述第三二色镜第三反射的回波信号进行偏振处理，将所述第三二色镜第三反射的回波信号分为水平偏振回波信号和垂直偏振回波信号；第三窄带滤镜、透镜、光电倍增管固定架，用于依次固定第三窄带滤镜、第三透镜以及第三光电倍增管，所述第三窄带滤镜被配置为过滤所述第二偏振分光晶体射出的垂直偏振回波信号，允许第三波段的光信号通过，所述第三透镜被配置为将所述第三窄带滤镜过滤的光信号进行聚焦，第三光电倍增管，用于接收所述第三透镜射出的聚焦后的光信号，并将所述聚焦后的光信号转换为电信号并输出；第四窄带滤镜、透镜、光电倍增管固定架，用于依次固定第四窄带滤镜、第四透镜以及第四光电倍增管，所述第四窄带滤镜被配置为过滤所述第二偏振分光晶体射出的水平偏振回波信号，允许第四波段的光信号通过，所述第四透镜被配置为将所述第四窄带滤镜过滤的光信号进行聚焦，第四光电倍增管，用于接收所述第四透镜射出的聚焦后的光信号，并将所述聚焦后的光信号转换为电信号并输出；第四二色镜固定架，用于固定第四二色镜，所述第四二色镜被配置为对所述第三二色镜第三透射的回波信号进行第四反射和第四透射；第五窄带滤镜、透镜、光电倍增管固定架，用于依次固定第五窄带滤镜、第五透镜以及第五光电倍增管，所述第五窄带滤镜被配置为过滤所述第四二色镜第四反射的回波信号，允许第五波段的光信号通过，所述第五透镜被配置为将所述第五窄带滤镜过滤的光信号进行聚焦，第五光电倍增管，用于接收所述第五透镜射出的聚焦后的光信号，并将所述聚焦后的光信号转换为电信号并输出；第六窄带滤镜、透镜、光电倍增管固定架，用于依次固定第六窄带滤镜、第六透镜以及第六光电倍增管，所述第六窄带滤镜被配置为过滤所述第四二色镜第四透射的回波信号，允许第六波段的光信号通过，所述第六透镜被配置为将所述第六窄带滤镜过滤的光信号进行聚焦，第六光电倍增管，用于接收所述第六透镜射出的聚焦后的光信号，并将所述聚焦后的光信号转换为电信号并输出；第七透镜固定架，用于固定第七透镜，所述第七透镜被配置为对所述第二二色镜第二透射的回波信号进行聚焦；精细光纤调整架，用于对光纤进行调整，将所述第七透镜聚焦后的回波信号通过光纤进行输出；其中，所述外壳包括：第一圆孔，用于向所述全反射镜进行透光；第二圆孔，用于将所述光纤引出。...
【技术特征摘要】
1.一种多波长激光雷达系统回波信号分光装置，其特征在于，包括：外壳；设置在外壳内的光学元件固定架；以及设置在所述光学元件固定架上的光学元件；其中，所述光学元件固定架包括：全反射镜固定架，用于固定全反射镜，所述全反射镜被配置为将望远镜接收到的垂直方向传输的回波信号转变为水平方向传输；第一二色镜固定架，用于固定第一二色镜，所述第一二色镜被配置为对所述全反射镜传输的回波信号进行第一反射和第一透射；第二二色镜固定架，用于固定第二二色镜，所述第二二色镜被配置为对所述第一二色镜进行第一反射的回波信号进行第二反射和第二透射；第一偏振分光晶体固定架，用于固定第一偏振分光晶体，所述第一偏振分光晶体被配置为对所述第二二色镜第二反射的回波信号进行偏振处理，将所述第二二色镜第二反射的回波信号分为水平偏振回波信号和垂直偏振回波信号；第一窄带滤镜、透镜、光电倍增管固定架，用于依次固定第一窄带滤镜、第一透镜以及第一光电倍增管，所述第一窄带滤镜被配置为过滤所述第一偏振分光晶体射出的垂直偏振回波信号，允许第一波段的光信号通过，所述第一透镜被配置为将所述第一窄带滤镜过滤的光信号进行聚焦，第一光电倍增管，用于接收所述第一透镜射出的聚焦后的光信号，并将所述聚焦后的光信号转换为电信号并输出；第二窄带滤镜、透镜、光电倍增管固定架，用于依次固定第二窄带滤镜、第二透镜以及第二光电倍增管，所述第二窄带滤镜被配置为过滤所述第一偏振分光晶体射出的水平偏振回波信号，允许第二波段的光信号通过，所述第二透镜被配置为将所述第二窄带滤镜过滤的光信号进行聚焦，第二光电倍增管，用于接收所述第二透镜射出的聚焦后的光信号，并将所述聚焦后的光信号转换为电信号并输出；第三二色镜固定架，用于固定第三二色镜，所述第三二色镜被配置为对所述第一二色镜第一透射的回波信号进行第三反射和第三透射；第二偏振分光晶体固定架，用于固定第二偏振分光晶体，所述第二偏振分光晶体被配置为对所述第三二色镜第三反射的回波信号进行偏振处理，将所述第三二色镜第三反射的回波
\t信号分为水平偏振回波信号和垂直偏振回波信号；第三窄带滤镜、透镜、光电倍增管固定架，用于依次固定第三窄带滤镜、第三透镜以及第三光电倍增管，所述第三窄带滤镜被配置为过滤所述第二偏振分光晶体射出的垂直偏振回波信号，允许第三波段的光信号通过，所述第三透镜被配置为将所述第三窄带滤镜过滤的光信号进行聚焦，第三光电倍增管...
【专利技术属性】
技术研发人员：周天，黄忠伟，黄建平，闭建荣，史晋森，张北斗，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62
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