[发明专利]基于波分复用技术分光的全光纤拉曼散射激光雷达系统

权利要求书

1.基于WDM技术的解复器分光的全光纤拉曼散射激光雷达系统，包括激光发射系统、接收系统、分光系统与光电探测部件以及计算机系统，其特征在于，该系统包括

激光发射系统，包括发射脉冲激光的Nd:YAG脉冲激光器、对脉冲激光进行准直扩束的扩束器，还包括多个反射镜，多个反射镜的设置使准直扩束后的激光垂直射向大气，

接收系统，用于接收激光与大气中的分子和粒子相互作用后产生的后向散射光，并将接收到的激光雷达大气回波信号耦合到多模光纤，多模光纤将该大气回波信号送入

多模/单模光纤转换器，用于将多模大气回波信号转换成单模光纤信号，并经单模光纤送入，或将望远镜接收到的激光雷达大气回波信号直接耦合到单模光纤，然后送入

分光系统，用于将回波信号中的转动拉曼谱线与米—瑞利散射谱线进行分离，并将分离后的各散射信号从相应的端口输出，送入

光电探测部件，用于将分离后的各散射光信号变为电信号接收下来，并送入

计算机系统，预装入气象和大气环境参数反演算法程序，用于对接收的散射谱线信号进行分析处理，得到大气温度气象参数，以及大气气溶胶消光系数及散射系数、气溶胶光学厚度、大气能见度大气环境参数值。

2.按照权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述的分光系统包括，

第一光纤环行器(5)，用于接收单模光纤送入的多个波长的回波信号，并将该回波信号输出到第一光纤布拉格光栅，和接收第一光纤布拉格光栅反射回的米—瑞利散射信号，并将该米—瑞利散射信号输出到第一光电探测部件(11)；

第一光纤布拉格光栅(6)，设定其波长λ_b为λ_b1＝532.25nm，用于将波长等于λ_b1的米—瑞利散射信号几乎完全反射回第一光纤环行器(5)，而让其他波长的光信号透射通过；

第二光纤环行器(7)，用于接收第一光纤布拉格光栅透射通过的信号，并将该信号输出到第二光纤布拉格光栅，和接收第二光纤布拉格光栅反射回的低量子数转动散射信号，并将该转动散射信号输出到第二光电探测部件(12)；

第二光纤布拉格光栅(8)，设计其波长λ_b为λ_b2＝530.6nm，用于将波长等于λ_b2的低量子数转动散射信号几乎完全反射回第二光纤环行器，让其他波长的光信号透射通过；

第三光纤环行器(9)，用于接收第二光纤布拉格光栅透射通过的信号，并将该信号输出到第三光纤布拉格光栅，和接收第三光纤布拉格光栅反射回的高量子数拉曼散射信号，并将该散射信号输出到第三光电探测部件(13)；

第三光纤布拉格光栅(10)，设计其波长λ_b为λ_b3＝528.8nm，用于将波长等于λ_b3的高量子数拉曼散射信号几乎完全反射回第三光纤环行器，让其他波长的光信号透射通过。

3.按照权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述的分光系统包括，

第一光纤光栅耦合器(14)，设定其波长λ_b为λ_b1＝532.25nm，用于接收单模光纤送入的多个波长的回波信号，将波长等于λ_b1的米—瑞利散射信号反射，并将反射的米—瑞利散射信号送入第一光电探测部件(11)；

第二光纤光栅耦合器(15)，设定其波长λ_b为λ_b2＝530.6nm，用于接收透射过第一光纤光栅耦合器(14)的光信号，将波长等于λ_b2的低量子数转动拉曼散射信号反射，并将反射的低量子数转动拉曼散射信号送入第二光电探测部件(12)；

第三光纤光栅耦合器(16)，设定其波长λ_b为λ_b3＝528.8nm，用于接收透射过第二光纤光栅耦合器(15)的光信号，将波长等于λ_b3的高量子数拉曼散射信号反射，并将反射的高量子数拉曼散射信号送入第三光电探测部件(13)。