一种隔离回光的臭氧激光雷达发射系统及激光发射方法技术方案

本发明专利技术涉及大气臭氧探测领域，尤其是一种隔离回光的臭氧激光雷达发射系统及激光发射方法。该隔离回光的臭氧激光雷达发射系统包括激光发射器，所述激光发射器用于发射原始波长的激光束；波长转换器，所述波长转换器用于将所述原始波长的激光束转化为目标波长的激光束；隔离器，所述隔离器设置于所述激光发射器与所述波长转换器之间，所述隔离器用于隔离射向所述激光发射器的回光。本发明专利技术所提出的隔离回光的臭氧激光雷达发射系统通过在激光发射器和波长转换器之间设置隔离器，实现了对回光的隔离，避免了回光对激光发射器的损伤，此外本发明专利技术所提出的雷达发射系统构成简单，可以有效减小光路的长度。效减小光路的长度。效减小光路的长度。

【技术实现步骤摘要】
一种隔离回光的臭氧激光雷达发射系统及激光发射方法


[0001]本专利技术涉及大气臭氧探测领域，尤其是一种隔离回光的臭氧激光雷达发射系统及激光发射方法。

技术介绍

[0002]虽然臭氧在平流层起到了保护人类与环境的重要作用，但若其在对流层浓度增加，则会对人类、动植物生长和生态环境带来严重危害，同时在对流层光化学、大气环境质量和生态环境方面起着重要作用。差分吸收激光雷达技术因其空分辨率高、快速实时、动态范围大等优势成为探测大气臭氧分布的一种有效的手段。
[0003]目前通常使用高能量的紫外固体激光器发射激光光源，通过聚焦透镜聚焦后泵浦气体(如氢气、氘气、CO2)拉曼管，以产生相应的不同波长的拉曼激光。拉曼激光和激光光源经过准直和扩束后发射至大气中，经过大气的衰减，被大气中的粒子散射和吸收，利用臭氧对不同波长的拉曼激光吸收程度不同，形成了差分吸收；经过大气粒子以及臭氧的散射和吸收，后向散射的激光在返回的路程中再次被大气消光，然后由接收光学系统接收，经过光电探测器光电转换，最后对回波信号采集，使用差分吸收算法可获得臭氧浓度空间分布信息。
[0004]基于固体激光器作为拉曼泵浦源的臭氧雷达发射系统，由于激光器波长较短(紫外波长，266nm)，能量较高，容易对镜片造成损伤。尤其是为了提高激光光源泵浦气体拉曼管时的效率，通常需要使用聚焦透镜对激光光源进行聚焦，在光路中容易出现聚焦的回光，而且聚焦透镜焦距选用不当，或是其位置摆放不当时，回光就非常容易对激光器造成损坏。有些为了避免回光焦点对激光器的影响，增加了光路长度，造成光路结构较大，使得设备整体都会比较大。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种隔离回光的臭氧激光雷达发射系统，旨在克服现有技术中所存在的问题。
[0006]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种隔离回光的臭氧激光雷达发射系统，该系统包括：激光发射器，所述激光发射器用于发射原始波长的激光束；波长转换器，所述波长转换器用于将所述原始波长的激光束转化为目标波长的激光束；隔离器，所述隔离器设置于所述激光发射器与所述波长转换器之间，所述隔离器用于隔离射向所述激光发射器的回光。本专利技术所提出的隔离回光的臭氧激光雷达发射系统通过在激光发射器和波长转换器之间设置隔离器，实现了对回光的隔离，避免了回光对激光发射器的损伤，此外本专利技术所提出的雷达发射系统构成简单，可以有效减小光路的长度。
[0007]可选地，所述隔离器包括：偏振分束片，所述偏振分束片设置于所述激光发射器的出光侧，所述偏振分束片的偏振方向与所述原始波长的激光束的偏振方向相同；四分之一波片，所述四分之一波片设置于所述偏振分束片远离所述激光发射器的一侧，所述四分之
一波片用于改变所述回光的偏振方向，使所述回光的偏振方向与所述偏振分束片的偏振方向不同。本专利技术通过改变回光的偏振方向使之与偏振分束片的偏振方向不同，可以实现对回光的有效隔离，并且隔离器仅由偏振分束片和四分之一波片构成，其结构简单、易于实现。
[0008]可选地，所述隔离回光的臭氧激光雷达发射系统还包括：第一光阑，所述第一光阑设置于所述激光发射器和所述偏振分束片之间。本专利技术通过在激光发射器的出光侧设置光阑其目的在于实现合理地限制激光束。
[0009]可选地，所述隔离回光的臭氧激光雷达发射系统还包括：第一平凸透镜，所述第一平凸透镜设置于所述四分之一波片远离所述偏振分束片的一侧，所述第一平凸透镜用于将所述原始波长的激光束聚焦，形成聚焦激光束。本专利技术通过设置第一平凸透镜来对原始波长的激光束进行聚焦，可以将激光束聚焦到波长转换器的中心，更有利于实现波长的转换。
[0010]可选地，所述隔离回光的臭氧激光雷达发射系统还包括：第一反射镜、第二光阑和第二反射镜，所述第一反射镜、第二光阑和第二反射镜分别设置在所述第一平凸透镜和所述波长转换器之间。本专利技术通过采用第一反射镜和第二反射镜的搭配，可以有效减小光路以及减小臭氧激光雷达发射系统的体积。
[0011]可选地，所述隔离回光的臭氧激光雷达发射系统还包括：扩束镜，所述扩束镜用于将所述原始波长的激光束和所述目标波长的激光束进行扩束后发射到大气中。本专利技术通过采用扩束镜其目的主要在于扩展目标波长的激光束的直径，以及减小目标波长的激光束的发散角，更有利于远距离探测。
[0012]可选地，所述隔离回光的臭氧激光雷达发射系统还包括：第二平凸透镜，所述第二平凸透镜设置于所述波长转换器与所述扩束镜之间，所述第二平凸透镜用于将发散状态的所述原始波长的激光束和所述目标波长的激光束准直为平行激光束。
[0013]可选地，隔离回光的臭氧激光雷达发射系统还包括：第三反射镜和第四反射镜，所述第三反射镜和第四反射镜设置在所述波长转换器与所述第二平凸透镜之间。本专利技术通过采用第三反射镜和第四反射镜的搭配，可以进一步减小光路以及减小臭氧激光雷达发射系统的体积。
[0014]可选地，所述激光发射装置包括激光器，所述激光器用于发射原始波长的激光束，所述原始波长为266nm；所述波长转换器包括拉曼管，所述原始波长的激光束通过所述拉曼管后分别产生两种目标波长的激光束，所述目标波长分别为287nm和299nm。本专利技术通过采用激光器的优点在于技术成熟，易于实现；另外使用266nm激光器抽运拉曼管，产生波长287nm、299nm激光束，使用这种方法产生拉曼激光比较直接简单、可靠安全。
[0015]第二方面，基于同样的专利技术构思，本专利技术还提供了一种激光发射方法，该方法包括：提供隔离回光的臭氧激光雷达发射系统，所述隔离回光的臭氧激光雷达发射系统如本专利技术的第一方面中所述；利用所述隔离回光的臭氧激光雷达发射系统向大气发射目标波长的激光束。本专利技术所采用的激光发射方法，主要通过采用具有隔离回光功能的臭氧激光雷达发射系统，其具体是在激光发射器和波长转换器之间设置隔离器，实现了对回光的隔离，避免了回光对激光发射器的损伤，此外，本专利技术所提出的雷达发射系统构成简单，可以有效减小光路的长度。
附图说明
[0016]图1为本专利技术隔离回光的臭氧激光雷达发射系统实施例的示意图；
[0017]图2为本专利技术激光发射方法实施例的流程图；
[0018]图中，1
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激光发射器、2
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第一光阑、3
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偏振分束片、4
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四分之一波片、5
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第一平凸透镜、6
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第一反射镜、7
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第二光阑、8
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第二反射镜、9
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波长转换器、10
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第三反射镜、11
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第四反射镜、12
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第二平凸透镜、13
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扩束镜、14
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大气。
具体实施方式
[0019]下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔离回光的臭氧激光雷达发射系统，其特征在于，包括：激光发射器，所述激光发射器用于发射原始波长的激光束；波长转换器，所述波长转换器用于将所述原始波长的激光束转化为目标波长的激光束；隔离器，所述隔离器设置于所述激光发射器与所述波长转换器之间，所述隔离器用于隔离射向所述激光发射器的回光。2.根据权利要求1所述隔离回光的臭氧激光雷达发射系统，其特征在于，所述隔离器包括：偏振分束片，所述偏振分束片设置于所述激光发射器的出光侧，所述偏振分束片的偏振方向与所述原始波长的激光束的偏振方向相同；四分之一波片，所述四分之一波片设置于所述偏振分束片远离所述激光发射器的一侧，所述四分之一波片用于改变所述回光的偏振方向，使所述回光的偏振方向与所述偏振分束片的偏振方向不同。3.根据权利要求2所述隔离回光的臭氧激光雷达发射系统，其特征在于，所述隔离回光的臭氧激光雷达发射系统还包括：第一光阑，所述第一光阑设置于所述激光发射器和所述偏振分束片之间。4.根据权利要求3所述隔离回光的臭氧激光雷达发射系统，其特征在于，所述隔离回光的臭氧激光雷达发射系统还包括：第一平凸透镜，所述第一平凸透镜设置于所述四分之一波片远离所述偏振分束片的一侧，所述第一平凸透镜用于将所述原始波长的激光束聚焦，形成聚焦激光束。5.根据权利要求4所述隔离回光的臭氧激光雷达发射系统，其特征在于，所述隔离回光的臭氧激光雷达发射系统还包括：第一反射镜、第二光阑和第二反射镜，所述第一反射镜、第二光阑和第二反射镜分...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨少辰，王克满，龚海滨，冼锦洪，宋庆春，徐文静，
申请(专利权)人：深圳大舜激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：