一种多波长拉曼偏振激光分光系统及雷达系统技术方案

本实用新型专利技术涉及激光雷达装置领域，尤其是一种多波长拉曼偏振激光分光系统及雷达系统。包括，一旋转装置，所述旋转装置上以旋转装置的转轴为圆心，同心均匀设置有两个以上的分光装置；所述分光装置一一对应设置的光滤波器，用于对分光装置反射的指定波长光线进一步滤波；聚光透镜，用于将光滤波器筛选过的光线聚焦并传递至光电探测器件。本实用新型专利技术提供的基于多波长拉曼偏振激光雷达的分光系统，通过将一个以上的反射指定波长的反光装置设置在一旋转装置上，实现仅利用一个光电探测器件就可以接收不同波长的激光信号，简化了分光系统的结构，节省了分光系统的制作成本，同时由于减少了电子元器件，从而增加了系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光雷达装置领域，尤其是一种多波长拉曼偏振激光分光系统及雷达系统。
技术介绍
激光雷达（Lidar: Light detection and ranging）作为一种主动遥感探测工具，已经广泛应用于气象参数探测、环境监测等领域。作为一种高新技术，激光雷达技术实用性及应用前景越来越受到广泛的关注。目前，针对大气温度廓线探测，激光雷达的主要方式有：（1）瑞利散射测温激光雷达、（2）振动拉曼测温激光雷达、（3）差分吸收测温雷达、（4）瑞利散射光谱法测温激光雷达、（5）转动拉曼光谱原理的转动拉曼测温激光雷达等。其中，利用转动拉曼光谱探测温度的原理主要是由于大气分子（N2和O2）的产生的高、低量子数转动拉曼光谱的谱线信号强度与大气温度之间存在着依赖性。自从Cooney1972年提出利用这种原理探测大气温度的原理以来，国内外在利用转动拉曼激光雷达对底层大气的温度进行探测方面取得了明显的进步，并开始逐步走向实用。但是，由于转动拉曼散射的截面积相对于气溶胶引起的米散射和大气分子引起的瑞利散射截面积要小3-4个数量级，因此，高精度大气温度的探测一方面需要大的激光能量和望远镜接收系统，另一方面需要对强烈的米－瑞利散射信号进行10-7个数量级以上的抑制，从而提取出微弱的转动拉曼谱线，这就要求转动拉曼测温激光雷达的分光系统具有极高的带外抑制能力和很高的光谱分辨能力。因此，设计具有高精度，高可靠性的分光系统一直是拉曼测温激光雷达技术的核心问题。目前，拉曼激光雷达的分光系统依然不能很好的实现一方面提取出微弱的转动拉曼谱线，一方面对强烈的米－瑞利散射信号进行10-7个数量级以上的抑制的要求。另外，由于在针对大气气溶胶光学参数（气溶胶消光系数、后向散射系数）、微物理特性（气溶胶粒子谱）、气溶胶偏振退偏比、大气水汽混合比、激光雷达比等参数进行探测时需要针对不同波长激光进行接收分析，现有的激光雷达系统中，多采用将不同波长的激光进行分光，将分光后的各路激光分别耦合入各自对应的光处理电路进行接收、分析，这造成了激光雷达系统中的分光系统及光处理电路非常复杂，不但提高了雷达系统的成本，也提高了雷达系统的故障率。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种通过旋转实现选择不同反光装置，进而实现对光波信号进行筛选的分光系统。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种多波长拉曼偏振激光分光系统，包括，旋转装置，所述旋转装置上，以旋转装置的转轴为圆心，同心均匀设置有两个以上的分光装置；每个所述分光装置用于反射指定波长的光线；进一步的，所述分光系统还包括光滤波器，所述光滤波器与分光装置数量相同，并与所述分光装置一一对应设置，其用于通过对应的分光装置反射的指定波长光线；进一步的，所述分光系统还包括聚光透镜，用于将光滤波器筛选过的光线聚焦并传递至光电探测器件。光探测器件可选择光电倍增管或光电雪崩二极管中的一种。进一步的，还包括偏振装置，所述偏振装置设置在光滤波器与聚光透镜之间，其与指定光滤波器配合，用于将特定波长光线偏振为水平偏振光或垂直偏振光。进一步的，所述偏振装置为偏振分光棱镜。进一步的，所述分光装置为分束镜（又称分光镜）。进一步的，所述光滤波器为干涉滤光镜或光子晶体。进一步的，所述光电探测器件为光电倍增管或光电雪崩二极管。进一步的，所述旋转装置中包括驱动装置及上位机通信连接的控制装置，所述控制装置自上位机接收命令，并通过驱动装置驱动旋转装置旋转。本技术同时提供一种多波长拉曼偏振激光雷达系统，包括，脉冲激光器，用于发射指定波长激光；准直扩束系统，用于将激光准直并发送至反射装置，所述放射装置用将激光传递至指定位置，并沿预设角度发射至大气；望远镜，用于自大气中接收激光信号，并将该激光信号耦合入如上所述的多波长拉曼偏振激光雷达分光系统；处理器，用于自所述多波长拉曼偏振激光雷达分光系统接收光电信号并处理分析。进一步的，所述激光信号通过透镜及光纤耦合入所述多波长拉曼偏振激光雷达分光系统；或，所述激光信号通过透镜及反射镜耦合入所述多波长拉曼偏振激光雷达分光系统；或，所述激光信号通过透镜、反射镜及光纤耦合入所述多波长拉曼偏振激光雷达分光系统。与现有技术相比，本技术的有益效果：本技术提供的基于多波长拉曼偏振激光分光系统及雷达系统，通过将一个以上的反射指定波长的反光装置设置在一旋转装置上，实现仅利用一个光电探测器件就可以接收不同波长的激光信号，简化了分光系统的结构，节省了分光系统的制作成本，同时由于减少了电子元器件，从而增加了系统的稳定性。附图说明图1是本技术提供的分光系统具体实施例中的光线处理示意图；图2a是本技术提供的分光系统具体实施例中分光装置在旋转装置上分布示意图；图2b是本技术提供的分光系统另一实施例中分光装置在旋转装置上分布示意图；图2c是本技术提供的分光系统又一实施例中分光装置在旋转装置上分布示意图；图3是本技术提供的多波长拉曼偏振激光雷达系统具体实施例原理图；附图标记：1-脉冲激光器；2-准直扩束系统；3-望远镜；4-分光系统；41-旋转装置；42-分光装置；43-光滤波器；44-聚光透镜；45-光电探测器件；46-反射镜；47-偏振装置（第一偏振装置或第二偏振装置）；5-处理器。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本技术的范围。实施例1：如图1所示，本实施例提供一种多波长拉曼偏振激光分光系统4，包括，旋转装置41，所述旋转装置41中包括驱动装置及上位机通信连接的控制装置，所述控制装置自上位机接收命令，并通过驱动装置驱动旋转装置41旋转。以旋转装置41的转轴为圆心，同心均匀设置有两个以上的分光装置42；每个所述分光装置42用于反射指定波长的光线；本实施例中，所述分光装置42为分束镜，且设置有六个，分别为第一分束镜、第二分束镜、第三分束镜、第四分束镜、第五分束镜、第六分束镜、第七分束镜、第八分束镜；其分别用于反射波长为1064nm、532nm、532nm、355nm、530.6nm、528.8nm、660nm、607nm的光线。光滤波器43，所述光滤波器43与分光装置42数量相同，并与所述分光装置42一一对应设置（即，第一光滤波器与第一分束镜对应设置、第二光滤波器与第二分束镜对应设置、第三光滤波器与第三分束镜对应设置、第四光滤波器与第四分束镜对应设置、第五光滤波器与第五分束镜对应设置、第六光滤波器与第六分束镜对应设置、第七光滤波器与第七分束镜对应设置、第八光滤波器与第八分束镜对应设置），所述光滤波器43可选择与对应的分光装置42直接固定连接或者间接固定连接（间接固定连接只两者之前存在一定间隙，但两者相对位置固定设置）；其用于接收对应的分光装置42反射的指定波长光线并进一步对其进行过滤；本实施例中所述光滤波器43选用干涉滤光镜或光子晶体，应注意的是，一个光滤波器43中，可以包含一个以上的干涉滤光镜或光子晶体，在同一光滤波器43中的干涉滤光镜或光子晶体的中心波长相同。当光滤波器43中的干涉滤光镜或光子晶体数量为2个以上时，可以更加有效地提高光滤波器43对指定波长光的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多波长拉曼偏振激光分光系统，其特征在于：包括，旋转装置，所述旋转装置上，以旋转装置的转轴为圆心，同心均匀设置有两个以上的分光装置；每个所述分光装置用于反射指定波长的光线。

【技术特征摘要】
1.一种多波长拉曼偏振激光分光系统，其特征在于：包括，旋转装置，所述旋转装置上，以旋转装置的转轴为圆心，同心均匀设置有两个以上的分光装置；每个所述分光装置用于反射指定波长的光线。2.如权利要求1所述的分光系统，其特征在于：还包括光滤波器，所述光滤波器与分光装置数量相同，并与所述分光装置一一对应设置，其用于通过对应的分光装置反射的指定波长光线。3.如权利要求2所述的分光系统，其特征在于：还包括聚光透镜，用于将光滤波器筛选过的光线聚焦并传递至光电探测器件。4.如权利要求3所述的分光系统，其特征在于，还包括偏振装置，所述偏振装置设置在光滤波器与聚光透镜之间，其与指定光滤波器配合，用于将特定波长光线偏振为水平偏振光或垂直偏振光。5.如权利要求4所述的分光系统，其特征在于，所述偏振装置为偏振分光棱镜。6.如权利要求1所述的分光系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛建东，张白，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：新型
国别省市：宁夏;64