基于拉曼光源的差分吸收法测大气NO₂浓度的激光雷达

摘要

本发明公开了一种基于拉曼光源的差分吸收法测大气NO₂浓度的激光雷达，包括转动拉曼激光源、光接收与分光部件以及光电探测与控制处理部分，其特征在于：所述光接收与分光部件由接收光的望远镜筒接收来自大气后向散射光，入射光纤耦合后将光导入透镜的焦平面，经透镜准直后射入光栅，将354.71nm和360.00nm两个波长的光分出后由位于透镜焦平面的两根出射光纤接收；所述光栅为闪耀光栅，与透镜具有一定的夹角；所述光电探测与控制处理部分包括微型计算机、数据采集卡、延时器、放大整形电路、光电倍增管和光电探头。本发明具有结构简单、成本低廉、衍射效率高、灵活性好、使用和维护方便等有益效果。

主权项

1、基于拉曼光源的差分吸收法测大气NO2浓度的激光雷达，包括转动拉曼激光源、光接收与分光部件以及光电探测与控制处理部分，其特征在于：所述的拉曼激光源产生354.71nm泵浦光和360.00nm第一级转动拉曼散射光，分别对应NO2气体的强吸收和弱吸收；所述光接收与分光部件包括一个接收光的望远镜筒(6)、一根入射光纤(7a)、两根出射光纤(7b、7c)、一个准直透镜(9)和一个分光光栅(10)，由接收光的望远镜筒(6)接收来自大气后向散射光，与入射光纤(7a)耦合后将光导入准直透镜(9)的焦平面(8)，经准直透镜(9)准直后射入光栅(10)，将354.71nm和360.00nm两个波长的光分出后由位于准直透镜(9)的焦平面(8)的出射光纤(7b、7c)接收；并且，两根出射光纤(7b、7c)的输出端面落在一条出射纵垂线(20)上，所述的出射纵垂线(20)与入射光纤(7a)在焦平面(8)上对应的入射纵垂线(18)沿焦平面的纵轴线(19)对称分布；所述的分光光栅(10)为反射式闪耀光栅，设置在所述准直透镜(9)的另一侧，且满足2dsinθ＝mλ，式中：θ为闪耀角，d为光栅常数，λ为光的波长；所述光电探测与控制处理部分包括微型计算机(14)、数据采集卡(13)、延时器(15)、放大整形电路(12)、光电倍增管(11)和光电探头(17)，所述的光电探头(17)设置在光源输出处，其输出端接光电倍增管(11)和数据采集卡(13)的输入端；所述的光电倍增管(11)为两个，其输入端分别接所述的两根出射光纤(7b、7c)其中之一，输出端接放大整形电路(12)的输入端；所述放大整形电路(12)的输出端接采集卡(13)的输入端；所述采集卡(13)的输出端接微型计算机(14)。