[发明专利]激光测云仪光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光测云仪光学系统。

背景技术

激光测云仪是以激光波长工作的主动式光电探测设备，设备包括激光发射器和激光接收 器两大光学部件，每一光学部件配置一套光学系统，分别称为发射光学系统和接收光学系统 。发射光学系统用于激光器辐射的发散光束的准直，接收光学系统用于收聚被云层散射的激 光回波信号。从光学成像原理分析，发射光学系统的“物”是激光辐射源的发光面，此“物 ”被发射光学系统所成的“像”，应在无限远处的云层底面上，因此，发射光学系统应为“ 准直”类光学系统，亦即把发散光束变换成平行光束的光学系统，激光发射器的发光面应被 置放于发射光学系统的焦平面附近。从光学成像原理分析，接收光学系统的“物”是被发射 激光光束在云层底面上的探照光斑，此“物”被接收光学系统所成的“像”，应在接收光学 系统的焦平面上，因此，接收光学系统应为“照相物镜”类光学系统，亦即把平行光束变换 成会聚光束的光学系统，激光接收器的光敏面应被置放于接收光学系统的焦平面附近。

激光测云仪的光学系统由透镜等光学元件组成，具有聚焦功能的透镜由透光材料制造 ，并且有确定的厚度尺寸、口径尺寸和确定曲率的两个光学表面。两光学表面的曲率中心的 连线被定义为透镜的光轴，同一光学系统、多个透镜的曲率中心的均方根等效中线被定义为 光学系统的光轴。激光测云仪发射光学系统光轴的空间取向，决定着激光发射光束的行进方 向，接收光学系统光轴的空间取向决定着哪个方向的返回信号被探测。发射光学系统光轴与 接收光学系统的相对位置排布，亦即激光测云仪光学系统的总体布局方案，对于激光测云仪 的性能水平、技术难度和成本造价，具有决定性意义。

现有的激光测云仪产品多采用发射光学系统光轴与接收光学系统光轴分离平行排布的发 、收分离型光学系统，这种方案布局如图1所示，发射光学系统和接收光学系统各自具有各 自的透镜，就需要两套透镜、两套结构，则此光学系统的方案布局具有结构分散、体大量重 以及透镜元件需求量多等不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑、体小量轻的激光测云仪光学系统。

本发明的激光测云仪光学系统，包括激光发射器、激光接收器、发射光学系统和接收光 学系统，所述发射光学系统和接收光学系统共用一套光学透镜，在该套光学透镜与其下方焦 平面之间斜置有分光反射镜，该分光反射镜位于所述光学透镜的光轴上，所述激光发射器和 激光接收器分别设置于发射光学系统和接收光学系统的焦平面上。

在分光反射镜与激光接收器之间设有滤波片，该滤波片位于接收光学系统光轴上并与该 光轴垂直设置。

所述分光反射镜将光轴的后段分为两条，一条光轴沿原直线方向继续行进，一条光轴折 转90°左右转向水平，将直线光轴所在的光学系统设为发射光学系统，将另一条折线光学系 统设为接收光学系统。

所述分光反射镜将光轴的后段分为两条，一条光轴沿原直线方向继续行进，一条光轴折 转90°左右转向水平，将直线光轴所在的光学系统设为接收光学系统，将另一条折线光学系 统设为发射光学系统。

所述分光反射镜与透镜光轴成45°角斜置。

所述分光反射镜的反射率为38％。

本发明用于激光测云仪的光学系统使发射光学系统和接收光学系统共用一块透镜、一套 结构，使整个系统结构紧凑、体小量轻，造价低廉，分光反射镜的使用将透镜光轴的后段分 为两条，同时形成发射系统和接收系统两个系统焦平面，将激光发射器和激光接收器分别设 于发射光学系统和接收光学系统的焦平面上，解决了器件安装位置的空间相干问题。

进一步的，滤波片的设置是为了减小分光反射镜对激光接收器的干扰。

经试验证明，分光反射镜38％的反射率具有很好的效果。

附图说明

图1是现有的发收分离型光学系统；

图2是本发明的激光测云仪光学系统。

具体实施方式