一种探测拉曼激光雷达光路系统技术方案

本发明专利技术提供了一种探测拉曼激光雷达光路系统，涉及激光大气遥感技术领域。该探测拉曼激光雷达光路系统包括中激光发射模块、光学接收模块和数据采集模块；激光发射模块向大气中发射的二倍频532nm的脉冲激光与大气粒子互相作用后产生散射光信号，该散射光信号回射，被光学接收模块的望远镜系统接收，再将接收到的光线依次分五层同时分光处理后，转由数据采集模块处理。本发明专利技术提供的探测拉曼激光雷达光路系统，解决现有技术中针对大气温度、水汽、氮气和气溶胶的单一探测时，需要使用不同的设备进行检测，进而使得检测成本高，浪费资源，耗时多，检测人员工作量大，且所用设备体积庞大，结构复杂，检测系统繁琐等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光大气遥感
，尤其涉及一种探测拉曼激光雷达光路系统。
技术介绍
激光雷达是以激光器作为发射光源，采用光电探测技术手段主动遥感设备，是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测技术。由于激光雷达具有探测灵敏度高、空间分辨率高等优点，已成为目前对大气、海洋和陆地进行高精度遥感探测的有效方法。激光雷达可以利用激光与大气中存在的空气分子和气溶胶粒子间的互相作用来实现对大气光学与物理特性，以及大气气象参数的主动遥感探测。在目前市场上，激光雷达主要以针对大气温度、水汽、氮气和气溶胶的单一探测目的为主，在测量大气温度、水汽、氮气和气溶胶时分别通过针对检测元素的设备进行检测，这种方式不仅成本高，浪费资源，同时花费时间多，增加了检测人员的工作量，且所用设备体积庞大，结构复杂，检测系统繁琐。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种探测拉曼激光雷达光路系统，以解决现有技术中针对大气温度、水汽、氮气和气溶胶的单一探测时，需要使用不同的设备进行检测，进而使得检测成本高，浪费资源，耗时多，检测人员工作量大，且所用设备体积庞大，结构复杂，检测系统繁琐 等问题。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种探测拉曼激光雷达光路系统，包括激光发射模块、光学接收模块和数据采集模块；所述激光发射模块发射的二倍频532nm的脉冲激光与大气粒子作用后产生散射信号；所述散射信号被所述光学接收模块接收并分光处理后由所述数据采集模块采集处理；所述光学接收模块包括望远镜系统、第一分色镜、第二分色镜、第三分色镜、第四分色镜、第一干涉滤光片、第二干涉滤光片、第三干涉滤光片、第四干涉滤光片、第五干涉滤光片、第六干涉滤光片、第七干涉滤光片、第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管、第四光电倍增管和第五光电倍增管；所述望远镜系统用以接收大气反射的所述散射信号，其输出端将该信号入射至所述第一分色镜，由所述第一分色镜向后传递；所述第一分色镜将接收到的光线分别反射至所述第二分色镜，同时折射至所述第三分色镜；所述第二分色镜将接收到的光线反射至所述第四分色镜；所述第一干涉滤光片接收经过所述第三分色镜折射的光线，并将光线折射至所述第一光电倍增管；所述第二干涉滤光片接收所述第三分色镜反射的光线，并将光线折射至所述第三干涉滤光片，所述第三干涉滤光片将光线折射至所述第二光电倍增管；所述第四干涉滤光片接收所述第二干涉滤光片反射的光线，并将光线折射至所述第五干涉滤光片，所述第三光电倍增管接收经过所述第五干涉滤光片折射的光线；所述第六干涉滤光片接收经过所述第四分色镜折射的光线，并折射至所述第四光电倍增管；所述第七干涉滤光片接收所述第四分色镜反射的光线，并折射至所述第五光电倍增管。进一步，所述第一干涉滤光片的中心波长为532.2nm；所述第二干涉滤光片与所述第三干涉滤光片的中心波长为530nm；所述第四 干涉滤光片与所述第五干涉滤光片的中心波长为528nm；所述第六干涉滤光片的中心波长为660nm；所述第七干涉滤光片的中心波长为607nm。该技术方案的技术效果在于：通过不同波长的干涉滤光片选择出需要的光线。进一步，所述第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管、第四光电倍增管和第五光电倍增管后端分别与所述数据采集模块电连接。该技术方案的技术效果在于：光电倍增管将接收到的光信号转化为电信号，通过与数据采集模块相连的导线传递给数据采集模块。进一步，所述光学接收模块还包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；所述第一透镜设置在所述第一光电倍增管的前端，用以会聚所述第一干涉滤光片传递的光线；所述第二透镜设置在所述第二光电倍增管的前端，用以会聚所述第三干涉滤光片传递的光线；所述第三透镜设置在所述第三光电倍增管的前端，用以会聚所述第五干涉滤光片传递的光线；所述第四透镜设置在所述第四光电倍增管的前端，用以会聚所述第六干涉滤光片传递的光线；所述第五透镜设置在所述第五光电倍增管的前端，用以会聚所述第七干涉滤光片传递的光线。该技术方案的技术效果在于：通过干涉滤光片的光线经过透镜折射会聚，传递给光电倍增管。进一步，所述第一光电倍增管接收波长为532nm的信号并分离得到弹性散射信号；所述第二光电倍增管接收波长为530nm的信号；所述第三光电倍增管接收波长为528nm的信号；所述第四光电倍增管接收波长为660nm的水汽振动拉曼散射信号；所述第五光电倍增管接收波长为607nm的高量子数转动拉曼信号，并分离出低量子数转动拉曼信号。该技术方案的技术效果在于：特定波长的光线被对应的光电 倍增管接收后，光电倍增管将光信号转化为电信号，然后将该电信号传递至数据采集模块。进一步，所述光学接收模块还包括第六透镜；所述第六透镜设置在所述望远镜系统与所述第一分色镜之间，用以准直经过所述望远镜系统的光线，并将该光线入射至所述第一分色镜。该技术方案的技术效果在于：由望远镜系统接收的光线经过第六透镜会聚、准直后变成平行光，传递至第一分色镜继续分光。进一步，所述第一分色镜、第二分色镜、第三分色镜和第四分色镜与水平面夹角为45度。该技术方案的技术效果在于：改变平行光线的传播方向，使光路传播更容易顺畅，进而达到良好的分光效果。进一步，所述第一干涉滤光片和所述第六干涉滤光片与水平面夹角为0～7度；所述第二干涉滤光片、第三干涉滤光片、第四干涉滤光片、第五干涉滤光片和第七干涉滤光片与竖直平面夹角0～7度。该技术方案的技术效果在于：通过不同角度的干涉滤光片改变了光线传播方向，更便于光路传递，以分离出所需光线信号。进一步，还包括控制模块；所述控制模块与所述激光发射模块和所述数据采集模块电连接；所述控制模块控制所述激光发射模块发射脉冲激光；所述脉冲激光与大气粒子作用后产生散射信号，所述散射信号回射后被所述光学接收模块接收并分光处理后由所述数据采集模块采集处理，而后所述数据采集模块给所述控制模块发出结束测量指令，所述控制模块将该指令传递至所述激光发射模块。该技术方案的技术效果在于：控制模块控制激光发射模块持续发射激光或停止发射激光；数据采集模块对于控制模块有一个反馈作用，通过电信号向控制模块传递结束发射指令。进一步，所述激光发射模块包括Nd:YAG脉冲激光器和二倍频晶体；所述Nd:YAG脉冲激光器控制端与所述控制模块电连接；所述二 倍频晶体设置在所述Nd:YAG脉冲激光器的发射端。该技术方案的技术效果在于：Nd:YAG脉冲激光器发射脉冲激光，该脉冲激光通过二倍频晶体转变为频率为2v的激光，然后转变后的激光进入大气，与大气互相作用。本专利技术的有益效果是：激光发射模块向大气中发射二倍频的532nm的脉冲激光，脉冲激光与大气粒子互相作用后产生散射光信号，该散射光信号回射，被光学接收模块的望远镜系统接收，通过光学接收模块将接收到的光线依次分五层同时分光处理后，转由数据采集模块处理。整个分光系统结构简单，构造清楚明确，实现了对大气温度、水汽、氮气和气溶胶的单一探测时的同时测量，进而检测成本低，节省资源与时间，减轻了检测人员的工作量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探测拉曼激光雷达光路系统，其特征在于，包括激光发射模块、光学接收模块和数据采集模块；所述激光发射模块发射的二倍频532nm的脉冲激光与大气粒子作用后产生散射信号；所述散射信号被所述光学接收模块接收并分光处理后由所述数据采集模块采集处理；所述光学接收模块包括望远镜系统、第一分色镜、第二分色镜、第三分色镜、第四分色镜、第一干涉滤光片、第二干涉滤光片、第三干涉滤光片、第四干涉滤光片、第五干涉滤光片、第六干涉滤光片、第七干涉滤光片、第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管、第四光电倍增管和第五光电倍增管；所述望远镜系统用以接收大气反射的所述散射信号，其输出端将该信号入射至所述第一分色镜，由所述第一分色镜向后传递；所述第一分色镜将接收到的光线分别反射至所述第二分色镜，同时折射至所述第三分色镜；所述第二分色镜将接收到的光线反射至所述第四分色镜；所述第一干涉滤光片接收经过所述第三分色镜折射的光线，并将光线折射至所述第一光电倍增管；所述第二干涉滤光片接收所述第三分色镜反射的光线，并将光线折射至所述第三干涉滤光片，所述第三干涉滤光片将光线折射至所述第二光电倍增管；所述第四干涉滤光片接收所述第二干涉滤光片反射的光线，并将光线折射至所述第五干涉滤光片，所述第三光电倍增管接收经过所述第五干涉滤光片折射的光线；所述第六干涉滤光片接收经过所述第四分色镜折射的光线，并折射至所述第四光电倍增管；所述第七干涉滤光片接收所述第四分色镜反射的光线，并折射至所述第五光电倍增管。...

【技术特征摘要】
1.一种探测拉曼激光雷达光路系统，其特征在于，包括激光发射模块、光学接收模块和数据采集模块；所述激光发射模块发射的二倍频532nm的脉冲激光与大气粒子作用后产生散射信号；所述散射信号被所述光学接收模块接收并分光处理后由所述数据采集模块采集处理；所述光学接收模块包括望远镜系统、第一分色镜、第二分色镜、第三分色镜、第四分色镜、第一干涉滤光片、第二干涉滤光片、第三干涉滤光片、第四干涉滤光片、第五干涉滤光片、第六干涉滤光片、第七干涉滤光片、第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管、第四光电倍增管和第五光电倍增管；所述望远镜系统用以接收大气反射的所述散射信号，其输出端将该信号入射至所述第一分色镜，由所述第一分色镜向后传递；所述第一分色镜将接收到的光线分别反射至所述第二分色镜，同时折射至所述第三分色镜；所述第二分色镜将接收到的光线反射至所述第四分色镜；所述第一干涉滤光片接收经过所述第三分色镜折射的光线，并将光线折射至所述第一光电倍增管；所述第二干涉滤光片接收所述第三分色镜反射的光线，并将光线折射至所述第三干涉滤光片，所述第三干涉滤光片将光线折射至所述第二光电倍增管；所述第四干涉滤光片接收所述第二干涉滤光片反射的光线，并将光线折射至所述第五干涉滤光片，所述第三光电倍增管接收经过所述第五干涉滤光片折射的光线；所述第六干涉滤光片接收经过所述第四分色镜折射的光线，并折射至所述第四光电倍增管；所述第七干涉滤光片接收所述第四分色镜反射的光线，并折射至所述第五光电倍增管。2.根据权利要求1所述的探测拉曼激光雷达光路系统，其特征在于，所述第一干涉滤光片的中心波长为532.2nm；所述第二干涉滤光片与所述第三干涉滤光片的中心波长为530nm；所述第四干涉滤光片与所述第五干涉滤光片的中心波长为528nm；所述第六干涉滤光片的中心波长为660nm；所述第七干涉滤光片的中心波长为607nm。3.根据权利要求1所述的探测拉曼激光雷达光路系统，其特征在于，所述第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管、第四光电倍增管和第五光电倍增管后端分别与所述数据采集模块电连接。4.根据权利要求3所述的探测拉曼激光雷达光路系统，其特征在于，所述光学接收模块还包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；所述第一透镜设置在所述第一光电倍增管的前端，用以会聚所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛建东，刘凯，殷利庆，孙颖，王朝飞，秦学珍，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：发明
国别省市：宁夏;64