探测海洋浮游植物生物量和POC的激光雷达装置及方法

摘要

本发明公开了一种探测海洋浮游植物生物量和颗粒有机碳的装置及方法。本发明基于高光谱分辨率激光雷达，结合海洋浮游植物生物量和POC反演算法，利用激光雷达方程中散射角为π时的粒子体积散射方程和有效衰减系数同步反演浮游植物生物量和POC。本发明采用工作在倍频波段的高光谱分辨率激光雷达系统，配合海洋浮游植物生物量和POC反演算法，无需采样就可以对海洋中的海洋浮游植物生物量和POC进行大范围高深度分辨率的高精度测量。

主权项

探测海洋浮游植物生物量和POC的激光雷达装置，其特征在于包括偏振高光谱分辨率激光雷达系统，且所述的偏振高光谱分辨率激光雷达系统工作在倍频，包括发射系统、接收系统、锁频系统、数据采集及处理系统；发射系统包括基频单纵模连续激光器、倍频单纵模脉冲激光器、扩束器、光电探测器、分光镜、反射镜；接收系统包括望远镜、窄带滤波片、反射镜、偏振分光棱镜、分光镜、两个倍频/基频二向色分光镜、干涉鉴频器和三个光电探测器；锁频系统包括基频单纵模连续激光器、单模光纤、干涉鉴频器、两个倍频/基频二向色分光镜和光电探测器；基频单纵模连续激光器发出的连续光经倍频后在倍频单纵模脉冲激光器中发生谐振，使倍频单纵模脉冲激光器发射的脉冲光具有单模特性；脉冲光经扩束镜后由分光镜分为两路，较弱透射光由光电探测器监视出射的光强变化，较强反射光在望远镜下方经反射镜后射入海洋；望远镜收集海洋的回波信号后由窄带滤光片滤除背景光，经反光镜导入分光系统；回波信号由偏振分光镜分为正交的两束偏振光，与出射激光偏振方向垂直的一路信号由分光系统中的一个光电探测器接收，称为垂直混合通道；与出射激光偏振方向平行的一路信号由分光器分为两束光，一束光由分光系统的另一个光电探测器接收，称为平行混合通道；另一束光透过其中一个倍频/基频二向色分光镜后，经干涉鉴频器滤除海洋颗粒米散射信号，透过海洋布里渊分子散射信号，再透过另一个倍频/基频二向色分光镜由分光系统的再一个光电探测器接收，称为平行分子通道；利用单模光纤将基频种子激光器发射的连续光射向倍频/基频二向色分光镜(13)，经倍频/基频二向色分光镜(13)反射入干涉鉴频器，由倍频/基频二向色分光镜(15)反射被光电探测器(19)接收，并反馈给干涉鉴频器使其锁定于倍频单纵模脉冲激光器；分光系统的三个光电探测器得到的光信号由数据采集及处理系统进行光电转换、采集和数字化，并将其进行海洋浮游植物生物量和POC的反演分析。