一种云相态探测和识别的拉曼-偏振激光雷达系统的制作方法

文档序号:21504278发布日期:2020-07-14 17:57阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种云相态探测和识别的拉曼-偏振激光雷达系统,其特征在于,包括激光发射模块、第一探测模块及第二探测模块,所述第一探测模块包括第一接收系统、大气三相态水同步探测拉曼激光雷达子系统;所述第二探测模块包括第二接收系统、大气气溶胶和云探测偏振激光雷达子系统,所述大气气溶胶和云探测偏振激光雷达子系统包括一级长短波截止装置和二级偏振装置。

2.根据权利要求1所述的一种云相态探测和识别的拉曼-偏振激光雷达系统,其特征在于,所述激光发射模块包括激光器(40)、反射镜(41),所述激光器(40)产生的激光经反射镜(41)进入大气。

3.根据权利要求1所述的一种云相态探测和识别的拉曼-偏振激光雷达系统,其特征在于,所述第一接收系统包括第一望远镜(1)、光纤(2)、准直透镜l0(3),所述第一望远镜(1)接收的大气后散射回波信号经过光纤(2)耦合后,由准直透镜l0(3)输出为平行光,最后进入大气三相态水同步探测拉曼激光雷达子系统。

4.根据权利要求1所述的一种云相态探测和识别的拉曼-偏振激光雷达系统,其特征在于,所述大气三相态水同步探测拉曼激光雷达子系统包括二向色镜dm1(4),所述二向色镜dm1(4)反射光路上依次设置有滤光片if1(5)、准直透镜l1(6)、第一光电转换装置(7),形成第一通道;所述二向色镜dm1(4)透射光路上设置有二向色镜dm2(8),所述二向色镜dm2(8)反射光路上依次设置有滤光片if2(9)、准直透镜l2(10)、第二光电转换装置(11),形成第二通道;所述二向色镜dm2(8)透射光路上设置有分束镜bs1(12),所述分束镜bs1(12)反射光路上依次设置有第一滤光片(13)、准直透镜l3(14)、第三光电转换装置(15),形成第三通道,所述第一滤光片(13)包括滤光片if3和滤光片if4;所述分束镜bs1(12)透射光路上依次设置有第二滤光片(16)、准直透镜l4(17)、第四光电转换装置(18),形成第四通道,所述第二滤光片(16)包括滤光片if5和滤光片if6。

5.根据权利要求4所述的一种云相态探测和识别的拉曼-偏振激光雷达系统,其特征在于,所述第一通道为米-瑞利散射通道a,所述第二通道为氮气拉曼散射通道,所述第三通道为固态水拉曼散射和液态水拉曼散射通道,所述第四通道为水汽拉曼散射和荧光回波信号通道;所述滤光片if3和滤光片if4安装于电动转轮上,所述滤光片if3、滤光片if4的间隔时间为5min;所述滤光片if5和滤光片if6安装于电动转轮上,所述滤光片if5和滤光片if6的间隔时间为5min;所述滤光片if3中心波长为400.0nm,带宽为5.0nm,峰值透过率为50%;所述滤光片if4中心波长为403.5nm,带宽为5.0nm,峰值透过率为80%;所述滤光片if5中心波长为407.6nm,带宽为1.0nm;所述滤光片if6中心波长为430nm,带宽为25nm。

6.根据权利要求1所述的一种云相态探测和识别的拉曼-偏振激光雷达系统,其特征在于,所述第二接收系统包括第二望远镜(19)、准直透镜l10(20),所述第二望远镜(19)接收的大气后散射回波信号经过空间耦合后,由准直透镜l0(3)输出为平行光,最后进入大气气溶胶和云探测偏振激光雷达子系统。

7.根据权利要求1所述的一种云相态探测和识别的拉曼-偏振激光雷达系统,其特征在于,所述一级长短波截止装置包括二向色镜dm3(21),所述二向色镜dm3(21)的透射光路上设置有二向色镜dm4(22);所述二级偏振装置包括紫外偏振单元和可见偏振单元,所述紫外偏振单元位于二向色镜dm3(21)的反射光路上,所述可见偏振单元位于二向色镜dm4(22)的透射光路和反射光路上。

8.根据权利要求7所述的一种云相态探测和识别的拉曼-偏振激光雷达系统,其特征在于,所述紫外偏振单元包括偏振分光棱镜pbs1(23),所述偏振分光棱镜pbs1(23)的平行偏振通道上依次设置有滤光片if7(24)、准直透镜l5(25)、第五光电转换装置(26),形成第五通道;所述偏振分光棱镜pbs1(23)的垂直偏振通道上依次设置有滤光片if8(27)、准直透镜l6(28)、第六光电转换装置(29),形成第六通道。

9.根据权利要求7所述的一种云相态探测和识别的拉曼-偏振激光雷达系统,其特征在于,所述可见偏振单元包括在所述二向色镜dm4(22)透射光路上依次设置的滤光片if11(30)、准直透镜l9(31)、第七光电转换装置(32),形成第九通道;还包括有位于所述二向色镜dm4(22)反射光路上的偏振分光棱镜pbs2(33),所述偏振分光棱镜pbs2(33)的平行偏振通道上依次设置有滤光片if9(34)、准直透镜l7(35)、第八光电转换装置(36),形成第七通道;所述偏振分光棱镜pbs2(33)的垂直偏振通道上依次设置有滤光片if10(37)、准直透镜l8(38)、第九光电转换装置(39),形成第八通道。

10.根据权利要求9所述的一种云相态探测和识别的拉曼-偏振激光雷达系统,其特征在于,所述第五通道、第六通道为紫外波段的偏振通道;所述第七通道、第八通道为可见波段的偏振通道,所述第九通道为米-瑞利散射通道b;所述第七光电转换装置(32)为光电探测器件apd。


技术总结
本发明公开了一种云相态探测和识别的拉曼‑偏振激光雷达系统,其特征在于,包括激光发射模块、第一探测模块及第二探测模块,第一探测模块包括第一接收系统、大气三相态水同步探测拉曼激光雷达子系统;第二探测模块包括第二接收系统、大气气溶胶和云探测偏振激光雷达子系统,大气气溶胶和云探测偏振激光雷达子系统包括一级长短波截止装置和二级偏振装置。通过大气三相态水同步探测拉曼激光雷达子系统能实现大气和云中液态水、固态水、水汽混合比、气溶胶荧光信号的同步探测和反演,通过大气气溶胶和云探测偏振激光雷达子系统实现紫外波段的偏振探测、可见波段的偏振探测及1064nm大气米‑瑞利散射信号的探测。

技术研发人员:王玉峰;王晴;华灯鑫;狄慧鸽;闫庆;刘晶晶
受保护的技术使用者:西安理工大学
技术研发日:2020.04.29
技术公布日:2020.07.14
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