一种综合型多功能中高层大气探测激光雷达

摘要

本实用新型公开了一种综合型多功能中高层大气探测激光雷达，由激光发射(1)、光学接收(2)、信号检测(3)三部分组成。该雷达将瑞利散射激光雷达、钠层荧光激光雷达和瑞利测风激光雷达有机融合在一起，使硬件资源得到综合利用，实现用一台激光雷达对中高层大气的密度、温度、波动和风场多种参数的全天时探测。本激光雷达采用三向固定收发、光纤开关切换、单通道单边缘风场检测、发射激光和回波鉴频频率联锁于分子跃迁，以及原子滤光或复合滤光、两次倍频余光复用、双光纤焦面分光、脉冲染料激光原子稳频等关键技术，使之具有工作稳定可靠、探测精度高、自动化程度高，以及探测参数多、探测时间长等优点。

主权项

1.一种综合型多功能中高层大气探测激光雷达，该激光雷达由激光发射部分(1)、光学接收部分(2)、信号检测部分(3)三部分组成，其特征在于，激光发射部分(1)由第一激光发射装置(10)和第二激光发射装置(11)两部分组成；第一激光发射装置(10)由第一种子注入稳频Nd:YAG激光器(101)、第一倍频器(102)、第一分光器(103)、第二倍频器(104)和第一棱镜(105)组成，并按此顺序依次排列；第一分光器(103)反射的第一激光束(231)与第一斜向望远镜(201)的光轴平行，第一棱镜(105)折射的第三激光束(233)与主望远镜(203)的光轴呈1°～5°夹角；第二激光发射装置(11)由第二种子注入稳频Nd:YAG激光器(111)、第三倍频器(112)、第二分光器(113)、第四倍频器(114)、原子稳频脉冲染料激光器(115)和第二棱镜(116)组成，并按此顺序依次排列；第二分光器(113)反射的第二激光束(232)与第二斜向望远镜(202)的光轴平行，第二棱镜(116)折射的第四激光束(234)方向相对于主望远镜(203)的光轴与第三激光束(233)对称；光学接收部分(2)由三台接收望远镜和四根光纤组成；主望远镜(203)的光轴竖直向上，第一斜向望远镜(201)与第二斜向望远镜(202)光轴都与主望远镜(203)光轴呈30°～50°相同夹角，且两斜向望远镜光轴的水平面投影成90°夹角；第一光纤(211)的一端放置于第一斜向望远镜(201)的焦点处，第二光纤(212)的一端放置于第二斜向望远镜(202)的焦点处，第三光纤(213)的一端放置于第三激光束(233)回波光在主望远镜(203)的远场焦点处，上述三条光纤的另一端连接光纤开关(302)的输入端；第四光纤(214)的一端放置于第四激光束(234)回波光在主望远镜(203)的远场焦点处，另一端连接钠层荧光检测通道(303)的输入端；信号检测部分(3)由计算机(301)、光纤开关(302)、钠层荧光检测通道(303)、瑞利散射检测通道(304)和瑞利风场检测通道(305)组成；钠层荧光检测通道(303)获得的钠层荧光回波信号，通过数据线传送给计算机(301)；光纤开关(302)将第一光纤(211)、第二光纤(212)和第三光纤(213)轮流连接到第六光纤(3 16)，再输入到瑞利风场检测通道(305)的输入端，瑞利风场检测通道(305)的输出信号通过数据线传送给计算机(301)；第三光纤(213)在没有连通到第六光纤(316)时，连通到第七光纤(317)，再输入到瑞利散射检测通道(304)的输入端，瑞利散射检测通道(304)的输出信号通过数据线传送给计算机(301)；计算机输出的同步信号连接到第一种子注入稳频Nd:YAG激光器(101)、第二种子注入稳频Nd:YAG激光器(111)、钠层荧光检测通道(303)、瑞利风场检测通道(305)和瑞利散射检测通道(304)。