一种新型可调节式激光雷达后继光学的分光结构的制作方法

文档序号:15493178发布日期:2018-09-21 21:03阅读:297来源:国知局

本实用新型涉及光学工程中的激光雷达技术领域,尤其是一种激光雷达的后继光学分光调整装置,具体涉及一种新型可调节式激光雷达后继光学的分光结构。



背景技术:

激光雷达用于大气参数和大气污染探测,具有探测距离远、精度高、实时性好、能获取三维空间分布数据等优点,在实际应用中具有巨大的潜力。

气溶胶激光雷达针对大气环境中的气溶胶和沙尘等悬浮颗粒物进行探测,目前主流的方式是采用355nm和532nm这两个波长作为探测波长。通过计算和反演这两个波长的回波信号强度分布可以得到大气中的颗粒物分布。通过比较分析355nm和532nm波长的消光系数的大小可以定性的分析颗粒物的大小。激光器发出532p的偏振信号经过大气颗粒物反射后偏振状态会发生改变,改变的程度和颗粒物的形状有关,通过计算后向散射信号532nm波长偏振度可以分析颗粒物的形状。

回波信号通过PMT由光信号转变为电信号,但是PMT有效探测面积为直径8mm的一个圆形区域,这就对后继光学光路的准确性提出了较高的要求。采用固定式的后继光学分光部分和采用橡胶垫等作为调节媒介的方式或者是受制于加工工艺或者是受制于材料特性,均无法长时间保证光路维持在最佳状态。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供一种克服现有的分光装置在调节范围和材料老化方面的局限性,后继光学单元部分具备充分调整范围和长时间稳定性的新型可调节式激光雷达后继光学的分光结构。

为了解决背景技术所存在的问题,本实用新型是采用以下技术方案:一种新型可调节式激光雷达后继光学的分光结构,它包含分光主体、光学镜座和调整结构,其中,所述光学镜座包含检偏镜镜座、分光镜座和反射镜座,所述调整结构包含圆柱销、拉伸弹簧和调节旋钮,所述分光主体的两端通过拉伸弹簧和调节旋钮分别安装有分光镜座和反射镜座,且拉伸弹簧的两端均通过圆柱销分别与分光主体和分光镜座、反射镜座固定连接;所述分光主体的中部安装有检偏镜镜座;所述检偏镜镜座、分光镜座和反射镜座分别与分光主体一侧的PMT安装孔相对应,PMT安装孔的相对面上设置有光传播通孔,且光传播通孔与分光镜座的镜片相对应。

作为本实用新型的进一步改进;所述的光传播通孔的一侧设置有两个作为安装孔的螺纹孔。

作为本实用新型的进一步改进;所述的分光主体的两端均开设有用于安装起到限位左右的陶瓷定位托的圆形孔一,处于对角线上的两个圆型孔的旁边设置有用于安装调整镜座位置的弹簧的圆形孔二,且分光主体上设置有用于固定拉伸弹簧用圆柱销的圆柱销孔一,且圆柱销孔与圆形孔二连通。

作为本实用新型的进一步改进;所述的分光镜座的底部为方形底座,分光镜座上呈45°角安装有镜片,镜片的下方设置有一通光孔,该通光孔的方向与方形底座平面的方向平行,且方形底座上开设有用于安装过渡垫片的螺纹孔,处于对角线上的螺纹孔旁边设置有与圆形通孔二相对应的拉伸弹簧安装孔,且方形底座的侧面设置有与拉伸弹簧安装孔垂直连通的圆柱销孔二。

作为本实用新型的进一步改进;所述的反射镜座与分光镜座的结构类似,反射镜座的镜片安装圆形沉孔深度更深,镜片下方无通光孔。

作为本实用新型的进一步改进;所述的检偏镜镜座上设置有一个方形的沉槽。

作为本实用新型的进一步改进;所述的分光镜座和反射镜座的底面通过黄铜材质的过渡垫片连接调节旋钮。

作为本实用新型的进一步改进;所述的分光主体的两端均安装有陶瓷定位托,陶瓷定位托的外端为球形凹槽,球形凹槽与调节旋钮末端的球形凸起相配合。

采用上述技术方案后,本实用新型具有以下有益效果:

1、本实用新型用于双波长气溶胶激光雷达系统中,能够实现后继光学分光的功能,通过对分出的信号的读取和反演可以有效的计算出大气中气溶胶的时空分布,有助于实现雷达监测气溶胶的功能;

2、本实用新型结构具有调整简单,结构稳定性好的特点,在时间稳定性和调光效果这两方面较之前的结构具有更好的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的实施例的结构示意图;

图2为图1的后视图;

图3为图2的右视图;

图4为图2的I部放大结构示意图;

图5为图2的横向截面图;

图6为本实用新型所提供的实施例中分光主体的结构示意图;

图7为本实用新型所提供的实施例中分光镜座的立体图;

图8为图7的主视图;

图9为图8的俯视图;

图10为本实用新型所提供的实施例中检偏镜镜座的结构示意图;

图11为图10的A-A向剖视图;

附图标记:

1-圆柱销;2-拉伸弹簧;3-反射镜座;4-过渡垫片;5-调整旋钮;6-分光主体;7-检偏镜镜座;8-分光镜座;61-光传播通孔;62-安装孔;71-沉槽;81-方形底座;82-镜片;83-通光孔。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施方式,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。

请参阅图1-图11,本具体实施方式采用以下技术方案:一种新型可调节式激光雷达后继光学的分光结构,它包含圆柱销1、拉伸弹簧2、反射镜座3、过渡垫片4、调整旋钮5、分光主体6、检偏镜镜座7、分光镜座8、光传播通孔61、安装孔62、沉槽71、方形底座81、镜片82和通光孔83;其中,所述检偏镜镜座7、分光镜座8和反射镜座3组成光学镜座,所述圆柱销1、拉伸弹簧2和调节旋钮5组成调整结构,所述分光主体6的两端通过拉伸弹簧2和调节旋钮5分别安装有分光镜座8和反射镜座3,且拉伸弹簧2的两端均通过圆柱销1分别与分光主体6和分光镜座8、反射镜座3固定连接;所述分光主体6的中部安装有检偏镜镜座7;所述检偏镜镜座7、分光镜座8和反射镜座3分别与分光主体6一侧的PMT安装孔相对应,PMT安装孔的相对面上设置有光传播通孔61,且光传播通孔61与分光镜座8的镜片82相对应。

请参阅图1所示的分光主体6的平面为分光后三路信号的输出平面,在实际的雷达系统中,对应的安装孔可以安装PMT等光电转换模块,从而实现对后向光散射信号的采集和读取。

请参阅图2所示的分光主体6的安装平面,通过该平面的安装孔62可将该分光结构安装到气溶胶激光雷达的镜筒内。

请参阅图5,气溶胶激光雷达望远镜接收的后向光散射信号,沿途中入射光的方向。短波通二向色镜安装在分光镜座8,偏振分束立方体安在在检偏镜镜座7上,Nd:YAG激光高反镜安装在反射镜座3上。

请参阅图6,所述的分光主体6是一个110mm×45mm×45mm的立方体,首先安装平面上开设一个直径口30mm的光传播通孔61作为雷达系统接收到的光信号的入射通道,旁边位置开有两个M5的螺纹孔作为安装孔62。在该面的对面(如图1所示的面)开有均匀分布的M30螺纹孔作为PMT的安装孔。另外如图6所示的端面开有三个直径口7mm深度为10mm的圆形孔一,用于安装起到限位左右的陶瓷定位托。此外,处于对角线上的两个圆形孔一的旁边开有两个直径口5mm的圆形孔二,用于安装调整镜座位置的弹簧,同时分光主体6上配有固定弹簧用圆柱销的开孔,左右两个侧面开孔位置对称。

请参阅图7-图9所示的分光镜座8,镜片82安装部分角度为45°,镜片82下方开有直径口15mm的通光孔83,通光孔83的方向平行于方形底座81平面的方向,方形底座81开有三个螺纹孔,用于安装过渡垫片4,处于对角线上的螺纹孔旁边设置有与圆形通孔二相对应的弹簧安装孔,且方形底座81的侧面设置有与弹簧安装孔垂直连通的圆柱销孔二。所述反射镜座3的结构与分光镜座8的结构类似,但反射镜座3的镜片安装圆形沉孔深度更深,镜片下方无通光孔。

请参阅图10-图11所示的检偏镜镜座7,检偏镜镜座7上开设有一个方形的沉槽71,以保证偏振分束立方体的安装方向准确,保证镜片的使用效果。

请参阅图4,调节部分采用三顶两拉的方式,分光主体6上和镜座三个螺纹孔对应的圆形孔为陶瓷定位托的安装孔,定位托的材质选择陶瓷以减少静摩擦力,同时陶瓷定位托外端为球形凹槽以便于配合调节旋钮5末端的球形凸起,这种结构便于调节旋钮5的定位,从而使光路维持在最佳状态。拉伸弹簧2通过圆柱销1来连接分光主体6和反射镜座3、分光镜座8,调节旋钮5通过黄铜材质的过渡垫片4安装到反射镜座3、分光镜座8上,调节旋钮5的规格为M5×0.2,最大调节范围为5mm。

本实用新型克服现有的分光装置在调节范围和材料老化方面的局限性,提供了一种后继光学单元部分具备充分调整范围和长时间稳定性的分光调整装置。

对于本领域技术人员而言,显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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