一种新型拉曼测温激光雷达的分光装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及激光雷达装置领域，尤其是一种新型拉曼测温激光雷达的分光装置。包括第一凸透镜，在第一凸透镜后设有光处理电路；所述光处理电路包括依次连接的光滤波器、分光聚光装置及光电探测器件；其特征在于，所述光滤波器由对称设置的第一光滤波部及第二光滤波部组成，其中第一光滤波部与第二光滤波部分别用于将指定波长的激光透过；所述分光聚光装置分别将自第一光滤波部、第二光滤波部射出的激光分为第一路激光、第二路激光后由第一光电探测器件、第二光电探测器件接收；本实用新型专利技术通过巧妙的设置光滤波器的结构，使一个光滤波器分为两个部分，同时过滤不同波长的光线，从而使得系统不采用分光装置，简化了系统光路，减小了系统体积。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光雷达装置领域，尤其是一种新型拉曼测温激光雷达的分光装置。
技术介绍
激光雷达(Lidar:Lightdetectionandranging)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，激光雷达探测大气温度的主要方式有：(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)拉曼光谱原理的拉曼测温激光雷达等。其中，利用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，从而提取出微弱的拉曼谱线，这就要求拉曼测温激光雷达的分光装置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，高可靠性的分光装置一直是拉曼测温激光雷达技术的核心问题。目前，拉曼激光雷达在分光装置依然不能很好的实现一方面提取出微弱的拉曼谱线，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。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可以一方面提取出微弱的拉曼谱线，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拉曼测温激光雷达的分光装置。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种新型拉曼测温激光雷达的分光装置，包括第一凸透镜，在第一凸透镜后设有光处理电路；所述光处理电路包括依次连接的光滤波器、分光聚光装置及光电探测器件；其特征在于，所述光滤波器由对称设置的第一光滤波部及第二光滤波部组成，其中第一光滤波部与第二光滤波部分别用于将指定波长的激光透过；所述分光聚光装置分别将自第一光滤波部、第二光滤波部射出的激光分为第一路激光、第二路激光后，分别将所述第一路激光聚焦至第一光电探测器件，将所述第二路激光聚焦至第二光电探测器件。进一步的，所述分光聚光装置由对称设置的第一半聚光镜及第二半聚光镜组成，所述第一半聚光镜及第二半聚光镜背离倾斜设置，从而使得透过第一半聚光镜的第一路激光和透过第二半聚光镜的第二路激光互相远离。进一步的，所述分光聚光装置包括分光装置、第一聚光镜及第二聚光镜；所述分光装置将第一路激光及第二路激光互相远离反射，经分光装置远离反射后的第一路激光及第二路激光分别经第一聚光镜、第二聚光镜聚焦后发射至第一光电探测器件、第二光电探测器件。进一步的，所述分光聚光装置还包括第三反射镜、第四反射镜；所述第三反射镜、第四反射镜对称设置，用于分别将第一路激光、第二路激光反射为平行射出，第一路激光、第二路激光平行射出的好处是可以减小分光装置的整体体积。进一步的，所述光滤波器的第一光滤波部与第二光滤波部之间还设置有挡光部。进一步的，所述光滤波器为两个以上，两个以上的光滤波器平行设置。一些实施例中，所述第一光滤波部允许通过的激光中心波长λ1＝530.6nm，对应以量子数6为中心的低量子数拉曼散射信号；所述第二光滤波部允许通过的激光中心波长λ2＝528.8nm，对应以量子数14为中心的高量子数拉曼散射信号。优选的，所述第一光电探测器件、第二光电探测器件为光电倍增管。优选的，所述光滤波器为光子晶体或薄膜光学滤波器。进一步的，所述光滤波器对指定波长激光具有99.998-99.999％的透射率，同时所述光滤波器对米-瑞利散射波长532.25nm具有10-7数量级的透射率。本技术的有益效果是：本技术提供的新型拉曼测温激光雷达的分光装置，其通过巧妙的设置光滤波器的结构，使一个光滤波器分为两个部分，同时过滤不同波长的光线，从而使得系统不采用分光装置，简化了系统光路，减小了系统体积。另外本技术还可以一方面提取出微弱的拉曼谱线，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拉曼测温激光雷达的分光装置，该分光装置结构紧凑、简单易行、性能稳定，成本较低，为拉曼激光雷达探测大气温度提供了一种重要的解决方案，具有重要的科学研究和实际应用价值。在一些具体实施例中，本技术借鉴光子晶体滤波器所具有的优良的波长选择性、高的光谱分辨率以及较强的带外抑制能力等特点，提出一种基于光子晶体分光装置，将其用于拉曼测温激光雷达系统中，其能够对大气温度进行高精度探测。附图说明图1是典型的拉曼测温激光雷达系统原理图；图2是本专利技术提供的拉曼测温激光雷达分光装置原理图的具体实施例。图3是本专利技术提供的拉曼测温激光雷达分光装置原理图的另一具体实施例。附图标记：1-分光装置；10-光纤；11-第一凸透镜；12-光滤波器；121-第一光滤波部；122-第二光滤波部；123-挡光部；131-第一半聚光镜；132-第二半聚光镜；141-第一光电探测器件；142-第二光电探测器件；151-第一分光部；152-第二分光部；161-第三反射镜；162-第四反射镜；171-第一聚光镜；172-第二聚光镜；2-第四凸透镜；3-第七反射镜；4-第六反射镜；5-第五反射镜；6-准直扩束系统；7-脉冲激光器。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。图1是典型的拉曼测温激光雷达系统原理图，我们可以看到，拉曼测温激光雷达系统中的脉冲激光器7发出某一固定波长的脉冲激光，经准直扩束系统6、第五反射镜5、第六反射镜4、第七反射镜3转向后垂直射向大气，激光与大气中的分子和粒子相互作用而产生的后向散射回波信号由望远镜系统接收后，经过第四凸透镜2后耦合入一光纤10后进入分光装置1，分光装置1对光纤10传入的光线通过分光处理，提取出低、高量子数拉曼散射谱线后送入数据采集与处理系统0进行分析处理。本技术即是提供了一种用于拉曼测温激光雷达系统的分光装置1，具体实施方式如下。实施例1：如图2所示，本实施例提供一种新型拉曼测温激光雷达的分光装置1，所述分光装置1将回波信号中的用于温度探测的高、低量子数拉曼谱线与米－瑞利散射谱线等进行分离，所述分光装置1还用于在温度探测通道中最大程度上抑制米－瑞利散射信号以及太阳背景光的干扰。其包括第一凸透镜11，在第一凸透镜11后设有光处理电路；所述光处理电路包括依次连接的光滤波器12、分光聚光装置及光电探测器件；所述光滤波器12由对称设置的第一光滤波部121及第二光滤波部122组成，其中第一光滤波部121与第二光滤波部122分别用于将指定波长的激光透过；所述分光聚光装置由对称设置的第一半聚光镜131及第二半聚光镜132组成，其中第一半聚光镜131用于将第一光滤波部121透射的激光聚焦至第一光电探测器件141；第二半聚光镜132用于将第二光滤波部122透射的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型拉曼测温激光雷达的分光装置，包括第一凸透镜，在第一凸透镜后设有光处理电路；所述光处理电路包括依次连接的光滤波器、分光聚光装置及光电探测器件；其特征在于，所述光滤波器由对称设置的第一光滤波部及第二光滤波部组成，其中第一光滤波部与第二光滤波部分别用于将指定波长的激光透过；所述分光聚光装置分别将自第一光滤波部、第二光滤波部射出的激光分为第一路激光、第二路激光后，分别将所述第一路激光聚焦至第一光电探测器件，将所述第二路激光聚焦至第二光电探测器件。

【技术特征摘要】
1.一种新型拉曼测温激光雷达的分光装置，包括第一凸透镜，在第一凸透镜后设有光处理电路；所述光处理电路包括依次连接的光滤波器、分光聚光装置及光电探测器件；其特征在于，所述光滤波器由对称设置的第一光滤波部及第二光滤波部组成，其中第一光滤波部与第二光滤波部分别用于将指定波长的激光透过；所述分光聚光装置分别将自第一光滤波部、第二光滤波部射出的激光分为第一路激光、第二路激光后，分别将所述第一路激光聚焦至第一光电探测器件，将所述第二路激光聚焦至第二光电探测器件。2.如权利要求1所述的分光装置，其特征在于，所述分光聚光装置由对称设置的第一半聚光镜及第二半聚光镜组成，所述第一半聚光镜及第二半聚光镜背离倾斜设置，从而使得透过第一半聚光镜的第一路激光和透过第二半聚光镜的第二路激光互相远离。3.如权利要求1所述的分光装置，其特征在于，所述分光聚光装置包括分光装置、第一聚光镜及第二聚光镜；所述分光装置将第一路激光及第二路激光互相远离反射，经分光装置远离反射后的第一路激光及第二路激光分别经...

【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