载在一块光学平板上面，并由密闭的黑色箱体13密封；所述高反射准直镜4为一块高反射平凹镜，采用了 JGSl (即熔融石英)材料，具有优良的透紫外性能，为了提高高反射准直镜的反射率，镀高反射介质膜，对紫外波段的光信号具有98%以上的反射率；所述高反射准直镜4将F数为10的光束准直后使多波长光束恰好完全覆盖高分辨率平面反射光栅5，充分利用高分辨率平面反射光栅面元，提高光栅光谱仪的接收效率；所述高分辨率平面反射光栅5为该装置的核心部件，由于不同波长光的衍射角度不同，可以将266nm、289nm、299nm、316nm四波长回波信号分离到不同的角度位置；所述三组高反射平凹镜和四组光电倍增管分别放置于266nm、289nm、299nm、316nm四波长回波信号的光学路径上，并通过调整三组高反射平凹镜角度，将266nm、289nm、299nm、316nm四波长回波信号精确会聚于四组光电倍增管内；所述三组高反射平凹镜组由一块用于反射266nm波长回波信号直径为38mm的第一圆形平凹镜6、一块用于同时反射289nm、299nm波长光信号的长为76mm，宽为38mm的矩形平凹镜7、一块用于反射316nm光信号的直径为38mm的第二圆形平凹镜8组成；所述三组高反射平凹镜均采用了 JGSl材料，镀介质膜，对紫外波段的光信号具有98%以上的反射率；所述四组光电倍增管分别由用于接收266nm回波信号的第一光电倍增管9、用于接收289nm回波信号的第二光电倍增管10、用于接收299nm回波信号的第三光电倍增管11、用于接收316nm回波信号的第四光电倍增管12组成；所述四组光电倍增管均采用了滨松公司生产的R7400-09型光电倍增管，有效接收口径为8mm，响应时间短，在200nm?300nm紫外波段量子效率高；所述光栅光谱仪的F数需要配合激光雷达接收望远镜F数使用，使得光栅光谱仪的F数等于激光雷达接收望远镜的F数。
[0016]所述激光雷达接收望远镜与光栅光谱仪同光轴标定方法，首先校准完成接收望远镜的光轴。接收望远镜光轴标定装置包括平行光源1、接收望远镜2和小孔光阑3 ;所述平行光源I可同时发射三束平行光，三束平行光对称分布在一个直径为10mm的圆上；所述接收望远镜2包括一块球面主镜和一块凸面镜；所述小孔光阑3位于接收望远镜光轴上，小孔光阑直径为1mm。所述接收望远镜光轴标定方法，实现步骤如下:
[0017](I)将接收望远镜2放置于光学平台上，将平行光源放置于距接收望远镜10米距离处；
[0018](2)调节平行光源I水平方向和垂直方向固定支架旋钮使得平行光源经过接收望远镜2窗口玻璃反射回来的三束光回到原来发射位置，从而保证平行光源垂直入射接收望远镜内；
[0019](3)调节接收望远镜用于调节凸面镜的两个方向的旋钮，使得平行光源发射的三束平行光会聚于小孔光阑3内。
[0020]所述激光雷达接收望远镜与光栅光谱仪同光轴标定方法，在完成接收望远镜光轴调试的基础上，将激光雷达接收望远镜2和光栅光谱仪固定在激光雷达结构内部；调节平行光源I使得三束平行光经过接收望远镜接收后聚焦于小孔光阑3内；调节接收望远镜与光栅光谱仪之间的相对位置，使得三束光的中心即为光栅光谱仪的高反射准直镜4的中心。
[0021]以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用于限制本发明。本发明未详细阐述部分属于本领域技术人员的公知常识，凡在本发明原则和精神范围内的变换与改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种激光雷达接收望远镜与光栅光谱仪同光轴校准装置，其特征在于:包括平行光源、接收望远镜、光栅光谱仪；所述平行光源发射的三束平行光垂直入射进入接收望远镜中，三束平行光对称分布在接收望远镜中心，三束光经接收望远镜会聚后在接收望远镜的光轴上会聚于一点，该点同时位于光栅光谱仪的小孔光阑中心，并在光栅光谱仪的高反射准直镜的中心形成三个对称的光点，所述平行光源可同时发射三束平行光，三束平行光对称分布在一个直径为10mm的圆上；所述接收望远镜包括一块球面主镜和一块凸面镜；所述光栅光谱仪包括小孔光阑、高反射准直镜、高分辨率平面反射光栅、三组高反射平凹镜、四组光电光电倍增管；所述小孔光阑、高反射准直镜、高分辨率平面反射光栅、三组高反射平凹镜、四组光电倍增管具有相同的中心高，依次搭载在一块光学平板上面，并由密闭的黑色箱体密封；所述高反射准直镜为一块高反射平凹镜，采用了 JGSl熔融石英材料，具有优良的透紫外性能，准直镜镀高反射介质膜，对紫外波段的光信号具有98%以上的反射率；所述高反射准直镜将F数为10的光束准直后使多波长光束恰好完全覆盖高分辨率平面反射光栅，充分利用高分辨率平面反射光栅面元，提高光栅光谱仪的接收效率；所述高分辨率平面反射光栅为该装置的核心部件，由于不同波长光的衍射角度不同，可以将266nm、289nm、299nm、316nm四波长回波信号分离到不同的角度位置；所述三组高反射平凹镜和四组光电倍增管分别放置于266nm、289nm、299nm、316nm四波长回波信号的光学路径上，并通过调整三组高反射平凹镜角度，将266nm、289nm、299nm、316nm四波长回波信号精确会聚于四组光电倍增管内；所述三组高反射平凹镜均采用了 JGSl熔融石英材料，镀介质膜，对紫外波段的光信号具有98%以上的反射率；所述四组光电倍增管均采用了滨松公司生产的R7400-09型光电倍增管，有效接收口径为8mm，响应时间短，在200nm?300nm紫外波段量子效率高；所述光栅光谱仪的F数需要配合激光雷达接收望远镜F数使用，使得光栅光谱仪的F数等于激光雷达接收望远镜的F数。2.一种激光雷达接收望远镜与光栅光谱仪同光轴标定方法，其特征在于:首先校准完成接收望远镜的光轴，接收望远镜光轴标定装置包括平行光源、接收望远镜和小孔光阑；所述平行光源可同时发射三束平行光，三束平行光对称分布在一个直径为10mm的圆上；所述接收望远镜包括一块球面主镜和一块凸面镜；所述小孔光阑位于接收望远镜光轴上，小孔光阑直径为1mm，所述接收望远镜光轴标定方法，实现步骤如下: 步骤(I)、将接收望远镜放置于光学平台上，将平行光源放置于距接收望远镜10米距离处； 步骤(2)、调节平行光源水平方向和垂直方向固定支架旋钮使得平行光源经过接收望远镜窗口玻璃反射回来的三束光回到原来发射位置，从而保证平行光源垂直入射接收望远镜内； 步骤(3)、调节接收望远镜用于调节凸面镜的两个方向的旋钮，使得平行光源发射的三束平行光会聚于小孔光阑内。3.根据权利要求2所述的激光雷达接收望远镜与光栅光谱仪同光轴标定方法，其特征在于:在完成接收望远镜光轴调试的基础上，将激光雷达接收望远镜和光栅光谱仪固定在激光雷达结构内部；调节平行光源使得三束平行光经过接收望远镜接收后聚焦于小孔光阑内；调节接收望远镜与光栅光谱仪之间的相对位置，使得三束光的中心即为光栅光谱仪的高反射准直镜的中心。
【专利摘要】本发明公开了一种激光雷达接收望远镜与光栅光谱仪同光轴校准装置和标定方法，包括平行光源、接收望远镜、光栅光谱仪。平行光源可同时发射呈现对称分布的三束平行光，三束平行光垂直入射接收望远镜，并在接收望远镜球面主镜中心对称分布，经过接收望远镜接收后在光轴上会聚于一点，调节光栅光谱仪与接收望远镜的相对位置，使得三束光经接收望远镜后会聚于光栅光谱仪小孔光阑内，并且在光栅光谱仪的高反射准直镜中心呈对称分布。本发明通过采用宽面元三束光对称分布的平行光源，调节光栅光谱仪与接收望远镜的相对位置，实现接收望远镜与光栅光谱仪光轴校准。该方法具有操作简单，可控性强，并且校准精度高等特点，保证了激光雷达回波信号的有效接收。
【IPC分类】G01S7/497
【公开号】CN105158750
【申请号】CN201510524107
【发明人】范广强, 张天舒, 方武, 董云升, 赵雪松, 刘洋, 陆亦怀, 刘建国, 刘文清
【申请人】中国科学院合肥物质科学研究院
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月21日