散射式云粒子探测器光学系统

摘要

本发明公开一种基于单模光纤耦合输出半导体激光器、散射多角度接收的散射式云粒子探测器光学系统。本发明的散射式云粒子探测器光学系统：包括发射光学单元、前向散射探测单元和侧后向散射探测单元，它通过使用单模光纤耦合输出半导体激光器、非球面准直镜、方孔光阑和4f变换系统，既产生了需要的激光的均匀照明，又解决了光束切割过程中的衍射问题，提高了散射光接收的纯度；本发明的云粒子探测器具有两个接收角度，根据两个角度输出电信号的比值，可以推断云粒子的相态。

主权项

一种散射式云粒子探测器光学系统：包括发射光学单元、前向散射探测单元和侧后向散射探测单元；所述发射光学单元包括：一台单模光纤耦合输出激光器(1)、非球面准直镜(2)、方孔光阑(3)、4f光学系统；所述4f光学系统包括傅立叶变换透镜(4)、反傅立叶变换透镜(6)和第一全反镜(5)；所述前向散射探测单元包括：前向散射光收集透镜(9)、第一窄带滤光片(10)、第二全反镜(11)、第一光电探测器(12)、会聚透镜(13)、分光棱镜(14)、第二光电探测器(15)、小孔光阑(16)、第三光电探测器(17)；所述侧后向散射探测单元包括：第二窄带滤光片(19)、侧后向散射光收集透镜(20)、第四光电探测器(21)；所述单模光纤耦合输出激光器(1)光纤末端输出的光使用非球面准直镜(2)进行准直，准直后使用方孔光阑(3)切割，再经4f光学系统的傅立叶变换透镜(4)变换，然后由第一全反镜(5)将变换后的光转过90°，送入反傅立叶变换透镜(6)，将方孔光阑(3)成像到测量区域中间即第一窗口玻璃(7)、第二窗口玻璃(8)之间中心位置；粒子的前向散射光由前向散射光收集透镜(9)接收后，经第一窄带滤光片(10)滤掉杂散光送入第二全反镜(11)，第二全反镜(11)中心开孔，让直射光直接通过由第一光电探测器(12)测量，第二全反镜(11)反射光送入会聚透镜(13)，会聚后再经分光棱镜(14)将光分两部分，其中透射光由第二光电探测器(15)探测，其中反射光经小孔光阑(16)进入第三光电探测器(17)；粒子的侧后向散射光经第二窄带滤光片(19)滤掉杂散光，由侧后向散射光收集透镜(20)接收，并由第四光电探测器(21)探测；系统在两个方向上接收云粒子的散射，分别收集前向散射和侧后向散射，根据两个方向上光电探测器的输出推断待测粒子的相态。