探测云精细结构的双波长四通道激光雷达系统

摘要

本发明公开了一种探测云精细结构的双波长四通道激光雷达系统，包括有激光扩束发射单元、接收光学及后继分光单元、信号探测采集显示及主控单元；激光扩束发射单元由激光器发射器、激光发射器电源、激光发射器前端安装的导光反射镜一、激光光束扩束器、对光反射镜、激光导光筒构成，接收光学单元由接收望远镜、小孔光阑、会聚透镜、接收导光筒组成，后继分光单元由光束分束镜组、导光反射镜二和检偏棱镜构成，信号探测采集显示及主控单元由光电倍增管一、光电倍增管二、光电倍增管三、雪崩二极管、四通道A/D采集卡、主控计算机以及配套电源组成。本发明具有强信噪比、高探测高度、单次探测时间短的特点，实现昼夜全自动无人值守连续探测。

主权项

一种探测云精细结构的双波长四通道激光雷达系统，其特征在于：包括有激光扩束发射单元、接收光学及后继分光单元、信号探测采集显示及主控单元；所述的激光扩束发射单元由激光器发射器、激光发射器电源、激光发射器前端安装的导光反射镜一、激光光束扩束器、对光反射镜、激光导光筒构成，激光发射器水平放置，同时发射1064nm和532nm的激光，其中532nm激光为线偏振光，两束激光经过导光反射镜进入激光光束扩束器扩束后，再由对光反射镜穿过激光导光筒垂直发射到大气中，通过调整导光反射镜使得激光完全进入激光光束扩束器以实现激光扩束和减小发射角的目的，通过调整对光反射镜使得发射光轴与接收望远镜主轴平行；所述的接收光学单元由接收望远镜、小孔光阑、会聚透镜、接收导光筒组成，后继分光单元由光束分束镜组、导光反射镜二和检偏棱镜构成，光束分束镜组包括有光束分束镜一、二，接收光学单元的光轴沿垂直方向，后继分光单元的光轴分别经由光束分束镜一和导光反射镜二沿水平方向；接收望远镜后安装有小孔光阑，其后安装会聚透镜，会聚透镜的焦点与接收望远镜的焦点重合，把接收望远镜接收到的大气后向散射光会聚成平行光，再导入后面的后继分光单元，接收导光筒连接接收望远镜和后继分光单元，小孔光阑和会聚透镜嵌在接收导光筒内；后向散射光被光束分束镜一分成两束，一束沿水平方向经由光束分束镜二再分成两束，分别为1064nm米散射信号和607nm拉曼散射信号，此两个信号分别直接进入雪崩二极管和光电倍增管一，另一束继续沿垂直方向经由导光反射镜二导向后被检偏棱镜分成两束，分别为532nm米散射信号的平行分量和垂直分量，此两个分量直接进入光电倍增管二和三；所述的信号探测采集显示及主控单元由光电倍增管一、光电倍增管二、光电倍增管三、雪崩二极管、四通道A/D采集卡、主控计算机以及配套电源组成，光电倍增管一、二、三、雪崩二极管分别将四个通道的光信号转换成电信号，并送入16比特的四通道A/D采集卡，四通道A/D采集卡插在主控计算机的PCI插槽内，在激光发射器的Q‑Switch同步触发信号的控制下，将采集到的电信号转换成数字信号记录到数据测量文件中，随后主控计算机将读取测量数据进行处理和显示；主控计算机ICC通过研制的运行控制软件设定测量参数、实施信号测量和采集、显示测量结果以及网络交互等，实现昼夜全自动无人值守的24/7模式探测，得到连续的探测结果。