本实用新型专利技术提供一种激光雷达分光装置，应用于激光雷达中，包括依次设置的光源输入装置、准直耦合镜、光栅、反射镜模组、聚焦镜模组及光源输出装置，所述光源输入装置将接收到的光信号发送给所述准直耦合镜，所述准直耦合镜对所述光信号进行准直并发送至所述光栅，所述光栅将不同波长的光信号以不同角度衍射至所述反射镜模组中，所述反射镜模组将不同波长的光信号反射至所述聚焦镜模组中，所述聚焦镜模组将不同波长的光信号聚焦发送至所述光源输出装置，所述光源输出装置将接收到的光信号转换为电信号。换为电信号。换为电信号。
【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达分光装置
[0001]本技术涉及大气环境激光雷达监测
，尤其涉及一种激光雷达分光装置。
技术介绍
[0002]当今大气环境污染已经成为人民关注的焦点问题，其中对流层臭氧作为大气污染物，是大气光化学反应的重要参与成分，也是重要产物，它不仅危害人类健康，破坏生态系统，甚至可以影响区域甚至全球气候变化。因而对臭氧浓度的监测受到研究人员的广泛关注，对其研究包括地面臭氧浓度、大气臭氧浓度总量、臭氧浓度廓线等方面。而激光雷达作为主动式遥感仪器，其空间分辨率高、探测范围广，能实现高精度、快速实时、连续探测等功能，是近几年迅速发展的大气探测技术。
[0003]大气激光雷达的接收光学系统一般由接收望远镜、分光装置以及信号采集系统所组成。其中分光装置耦合在接收望远镜的底部，通常由二向色镜和干涉滤光片组成，利用其来抑制天空辐射背景光，并且将回波信号光进行分光、滤光。其中二向色镜可以将不同波长的回波信号分离到不同方向的通道中，从而导入光电探测器；进入光电探测器前，回波信号光会经过滤光片，该滤光片用以让工作波长的回波信号光通过而抑制其他波长的天空背景光或者杂散光。
[0004]然而，这种分光装置存在以下缺点：
[0005](1)对光学元件要求高、导致总体成本较高。尤其是在紫外和深紫外波段，当激光雷达对滤光片的带通要求十分窄，或对光密度需求高时，所需滤光片的成本通常较高，甚至有些可能还需要进口或定制；又或是需要分光的两个波长比较相近时，二向色镜就需要特殊定制导致费用较高；而且波长越多，这些光学元件就需要越多，总体成本越高。
[0006](2)稳定性较差。由于二向色镜对角度就比较敏感，当二向色镜分光的两个波长比较接近时，容易因为振动造成角度的偏差而使分光效果变差，并出现波长窜扰的现象。尤其是定制成品质量不佳时更容易出现这种状况，严重影响探测效果。
[0007](3)波长选择或兼容能力有限。差分吸收雷达通常需要选择某个波段内的几个相近的波长，由于激光光源技术路线的不同选择，对应波长的选择也各不相同。如果使用二向色镜和滤光片的方式进行分光，对各波长的兼容能力比较有限，需要对不同方案做不同的选型，甚至光机结构也不兼容，通常需要定制、比较复杂且成本较高。不仅如此，滤光片的带宽通常是固定的，不可调整。
技术实现思路
[0008]鉴于以上内容，本技术旨在至少解决现有分光装置中存在的技术问题之一。为此，本技术提出了一种激光雷达分光装置，所述激光雷达分光装置可实现稳定快速的对光信号进行分光、滤光，并且该装置结构简单、成本低，便于生产。
[0009]本技术实施例提供一种激光雷达分光装置，应用于激光雷达中，包括依次设
置的光源输入装置、准直耦合镜、光栅、反射镜模组、聚焦镜模组及光源输出装置，所述光源输入装置将接收到的光信号发送给所述准直耦合镜，所述准直耦合镜对所述光信号进行准直并发送至所述光栅，所述光栅将不同波长的光信号以不同角度衍射至所述反射镜模组中，所述反射镜模组将不同波长的光信号反射至所述聚焦镜模组中，所述聚焦镜模组将不同波长的光信号聚焦发送至所述光源输出装置，所述光源输出装置将接收到的光信号转换为电信号。
[0010]在一些实施例中，所述光源输入装置可以为光纤，所述光纤可以为石英光纤。
[0011]在一些实施例中，所述准直耦合镜可以为抛物面反射镜。
[0012]在一些实施例中，所述光栅可以为全息光栅，不同波长的光信号经所述光栅的衍射角由以下公式决定：d(sinβ+sinθ)＝mλ，d为光栅常数，β为入射角，θ为衍射角，λ为入射光波长，m为衍射级次。
[0013]在一些实施例中，所述反射镜模组40包括第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜，所述第一反射镜用以将不同波长的光信号反射至所述第二反射镜及所述第三反射镜。
[0014]在一些实施例中，所述第一反射镜、所述第二反射镜及所述第三反射镜的反射面上均涂覆有高反射介质膜。
[0015]在一些实施例中，所述聚焦镜模组包括第一聚焦镜及第二聚焦镜，所述第二反射镜将对应波长的光信号反射至所述第一聚焦镜上，所述第三反射镜将对应波长的光信号反射合至所述第二聚焦镜上。
[0016]在一些实施例中，所述光源输出装置包括与所述第一聚焦镜对应的第一微孔光阑及与所述第二聚焦镜对应的第二微孔光阑，所述第一微孔光阑及所述第二微孔光阑分别设置于所述第一聚焦镜及所述第二聚焦镜的焦点上。
[0017]在一些实施例中，所述第一微孔光阑及所述第二微孔光阑可以选择可调孔径的小孔或狭缝光阑以便控制输出光的带宽并减少杂散光。
[0018]在一些实施例中，所述光源输出装置还包括与所述第一微孔光阑对应的第一光电探测器及与所述第二微孔光阑对应的第二光电探测器，所述第一光电探测器及所述第二光电探测器用于将接收对应的光信号，并将其转换为电信号。
[0019]本技术实施例提供的激光雷达分光装置，利用所述光栅对光信号进行分光，同时利用所述反射镜模组及所述聚焦镜模组将不同波长的光信号聚焦至所述光源输出装置，所述光源输出装置将接收到的光信号转换为电信号，从而完成处理光信号的工作。本技术所述激光雷达分光装置采用光栅分光形式，对光学元件选型性能要求不高、总体成本低廉；并且，光栅分光装置稳定性较好，对角度敏感度不大，便于运输；还可根据需求选择不同的波长，对应不同的设计方案；另外，通过设置可调孔径的小孔或狭缝光阑以便控制输出光的带宽并尽可能减少杂散光。
附图说明
[0020]图1是本技术第一实施例的激光雷达分光装置的结构示意图；
[0021]图2是本技术第二实施例的激光雷达分光装置的应用方法流程图。
[0022]附图标记：
[0023]激光雷达分光装置100；
[0024]光源输入装置10；准直耦合镜20；光栅30；
[0025]反射镜模组40；第一反射镜41；第二反射镜42；第三反射镜43；
[0026]聚焦镜模组50；第一聚焦镜51；第二聚焦镜52；
[0027]光源输出装置60；
[0028]微孔光阑70；第一微孔光阑71；第二微孔光阑72；
[0029]光电探测器80；第一光电探测器81；第二光电探测器82。
具体实施方式
[0030]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0031]下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光雷达分光装置，应用于激光雷达中，其特征在于，包括依次设置的光源输入装置、准直耦合镜、光栅、反射镜模组、聚焦镜模组及光源输出装置，所述光源输入装置将接收到的光信号发送给所述准直耦合镜，所述准直耦合镜对所述光信号进行准直并发送至所述光栅，所述光栅将不同波长的光信号以不同角度衍射至所述反射镜模组中，所述反射镜模组将不同波长的光信号反射至所述聚焦镜模组中，所述聚焦镜模组将不同波长的光信号聚焦发送至所述光源输出装置，所述光源输出装置将接收到的光信号转换为电信号。2.根据权利要求1所述的激光雷达分光装置，其特征在于，所述光源输入装置为光纤，所述光纤为石英光纤。3.根据权利要求1所述的激光雷达分光装置，其特征在于，所述准直耦合镜为抛物面反射镜。4.根据权利要求1所述的激光雷达分光装置，其特征在于，所述光栅为全息光栅，不同波长的光信号经所述光栅的衍射角由以下公式决定：d(sinβ+sinθ)＝mλ，d为光栅常数，β为入射角，θ为衍射角，λ为入射光波长，m为衍射级次。5.根据权利要求4所述的激光雷达分光装置，其特征在于，所述反射镜模组包括第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜，所述第一反射镜用以将不同波长的光信...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨少辰，龚海彬，王克满，冼锦洪，
申请(专利权)人：深圳大舜激光技术有限公司，
类型：新型
国别省市：
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