一种测污激光雷达光源发生系统的制作方法

本发明涉及大气激光雷达技术领域，具体涉及一种测污激光雷达光源发生系统。

背景技术：

随着社会的高速发展，船舶废气、工业废气等对空气的污染问题日益突出，严重影响人们的身体健康，我国在环保方面的投入每年都在加大，花费大量的资金去治理空气污染。船舶等污染气体排放越来越受到重视。

在测量船舶、烟囱等排放废气时，由于其排量大，排气口距离远，检测人员难以靠近，考虑到检测人员的安全性与检测方法的实用性激光雷达测量因为可实现非接触式测量并且测量结果准确，操作方便，因而成为测量方法的首选。

由于船舶废气、工业废气排放的污染气体成分复杂，而一种波长的激光仅能够用于测量一种气体，当在测量时需选取多种污染气体作为检测目标时，则需要根据目标气体选取对应波长的激光用于测量。当需要多种波长的激光来用于测量目标气体时，则需要准备多台常规激光器，导致成本过高，而且多台激光器同时使用体积过大，实用性差因此设计一种高效灵活的可调波长激光发生系统就显得尤为重要。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种测污激光雷达光源发生系统，能够方便快捷地产生不同波长的激光，或在多种不同波长激光之间实现快速切换，从而可以在一台激光雷达产品中实现多种目标污染气体的检测。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种测污激光雷达光源发生系统，包括：整形镜、染料池、腔镜、折返棱镜、光栅和电动银镜；

所述折返棱镜设置于所述腔镜前部，所述腔镜设置于所述染料池前部，所述整形镜设置于所述染料池侧部，所述光栅设置于所述染料池后部，所述电动银镜设置于所述光栅下方，所述电动银镜电连接外部电源。

进一步地，所述折返棱镜为一个在两侧直角边镀膜的直角棱镜，活动设置于所述腔镜前部。

进一步地，所述腔镜为半透半反镜。

进一步地，所述整形镜为柱面镜，所述整形镜相对所述染料池一侧接收泵浦光。

进一步地，所述染料池为正方体结构，染料池中间设有凹槽，所述凹槽内部盛放有染料，所述染料池下方设有染料入口，上方设有染料出口，所述染料池侧部为高透玻璃材质。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过整形镜将激光光斑改为一字型，调整整形镜的安装角度和位置可以调整激光光斑聚焦程度与光斑倾斜角度，染料池内的染料受激发产生的光通过高透玻璃打在光栅上，并由光栅反射到电动银镜的镀膜面上，再由电动银镜表面反射回来，经过光栅、染料池到达腔镜。染料池发出的光在腔镜与电动银镜之间形成谐振并多次反射经过染料池，激光通过模式竞争提高了所需波长激光的能量。通过调整控制电压可以调整电动银镜的偏转角度，从而改变电动银镜与腔镜之间的距离来改变谐振时的激光波长，实现了在不中断激光的情况下，方便快捷的调整输出激光的波长。根据需要调整折返棱镜的位置可以改变输出激光的方向，最终输出所需波长的激光；本发明能够在使用单一泵浦激光光源的情况下，可以根据所需要的激光波长范围选择合适的染料，并可以通过改变控制电压来实时调整电动银镜的角度，进而获得不同波长的激光输出。能够方便地产生不同波长的激光，或在多种不同波长激光之间实现快速切换，从而可以在一台激光雷达产品中实现多种目标污染气体的检测，扩展了产品的应用范围，提高了产品的适用性。

附图说明

图1为本发明整体结构侧视图；

图2为本发明整体结构俯视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种测污激光雷达光源发生系统，包括：整形镜1、染料池2、腔镜3、折返棱镜4、光栅5和电动银镜6；

折返棱镜4设置于腔镜3前部，腔镜3设置于染料池2前部，整形镜1设置于染料池2侧部，光栅5设置于染料池2后部，电动银镜6设置于光栅5下方，电动银镜6电连接外部电源，在使用过程中可使用电压调节电动银镜6改变输出波长。

具体地，折返棱镜4为一个在两侧直角边镀膜的直角棱镜，活动设置于腔镜3前部，可以通过左右微调折返棱镜4来调整输出激光的方向。

具体地，腔镜3为半透半反镜，可以将一部分激光透过作为输出光，一部分反射经过染料池2、光栅5，最终到达电动银镜6。

具体地，整形镜1为柱面镜，整形镜1相对染料池2一侧设有光源，该光源为泵浦光；将泵浦光光斑改变为一字线状，通过调节整形镜1可以调节激光聚焦程度与在染料池2上的照射角度。

具体地，染料池2为正方体结构，染料池2中间设有凹槽，凹槽内部盛放有染料，染料池2下方设有染料入口，上方设有染料出口，染料池2侧部为高透玻璃材质。

泵浦激光通过整形镜1将激光光斑改为一字型，通过调整整形镜1的安装角度和位置可以调整激光光斑聚焦程度与光斑倾斜角度。通过整形镜1之后的泵浦光照射染料池2，由于染料自身性质不同，对于不同的染料需要调节整形镜1于不同的角度与位置，使染料受激发产生的光斑更加明显。染料池2内的染料受激发产生光，需要手动调节光栅5的位置与角度使染料受激发产生的光斑均匀的照射在光栅5上，并由光栅5反射到电动银镜6的镀膜面上，再由电动银镜6表面反射回来，经过光栅5、染料池2到达腔镜3。

光栅5和电动银镜6表面需要根据选取激光波长镀上相应的高反膜提高能量利用率。在本实施例中，需发生446nm与448nm波长的激光，电动银镜6与折返棱镜4表面镀上400nm至500nm的高反膜，提高目标波长的输出功率。

腔镜3为一个半透半反镜，光一部分透过腔镜3入射到折返棱镜4并由折返棱镜4输出，一部分经染料池2，光栅5反射回电动银镜6。染料池2发出的光在腔镜3与电动银镜6之间形成谐振产生激光，并多次反射经过染料池2，激光通过模式竞争提高了所需波长激光的能量。

电动银镜6可通过调整控制电压来调整偏转，从而微调腔镜3与电动银镜6之间的距离来改变谐振时的激光波长，实现了在不中断激光的情况下，方便快捷的调整输出激光的波长。在输出激光过程如需改变波长或激光波长变化模式，可通过直接调整电动银镜6控制电压完成。

电动银镜6可根据需求改变控制模式。电动银镜6控制电压范围在0-15v,可根据需要在区间内任意选取电压变化范围。电动银镜6转动角度在0-20°，当控制电压电压在选定的范围内连续变化时，电动银镜6也会在相应的角度内转动。

控制电压在几个数值连续切换时，电动银镜6的倾斜角度可在几个固定角度下连续快速切换。本实施例中需要发生446nm与448nm波长激光并且完成两种波长激光的快速切换。使用532nm的激光作为泵浦光。调节整形镜1使激光与水平呈15°，在此角度下染料受激发发出的光斑最为清晰明亮。通过手动调整光栅5，使染料受激发而产生的光斑均匀的照射在光栅5上。调节电动银镜6的位置与角度，使染料受激光激发发出的光在电动银镜6与腔镜3之间形成谐振产生激光，调节电动银镜6控制电压调整银镜偏转角度调整输出波长。本实施例中电压在0v与7v切换，电动银镜6在0°至9°切换。

发出的通过调整控制电压切换间隔可以控制波长切换频率，本实施例中切换间隔为1s。根据不同使用要求可以设置不同的切换频率。

调整折返棱镜4的角度可以控制激光输出的角度与方向，在使用过程中可根据实际光路调整激光输出方向。

本发明实现了在不中断激光的情况下，方便快捷的调整输出激光的波长。本发明能够在使用单一泵浦激光光源的情况下，可以根据所需要的激光波长范围选择合适的染料，并可以通过改变控制电压来实时调整电动银镜的角度，进而获得不同波长的激光输出。能够方便地产生不同波长的激光，或在多种不同波长激光之间实现快速切换，从而可以在一台激光雷达产品中实现多种目标污染气体的检测，扩展了产品的应用范围，提高了产品的适用性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。