[发明专利]一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统及观测方法

权利要求书

1.一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统，包括主控制器、激光发射装置组、激光信号探测器、数据采集装置、以及终端装置；其中，主控制器分别与激光发射装置组、数据采集装置相连接，激光信号探测器经数据采集装置与终端装置相连接；其特征在于：所述激光发射装置组包括至少两组激光发射器，还包括光束组合器，主控制器分别与各组激光发射器相连接，各组激光发射器的发射端分别与光束组合器的输入端相连接。

2.根据权利要求1所述一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统，其特征在于：还包括至少n-1个时钟延迟装置，n为所述激光发射器的组数，所述各组激光发射器与时钟延迟装置一一对应，所述主控制器分别经各个时钟延迟装置与各个激光发射器相连接；或者，所有激光发射器中，除其中任意一组激光发射器直接与主控制器相连接外，所述主控制器分别经各个时钟延迟装置与其余激光发射器相连接。

3.根据权利要求1所述一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统，其特征在于：所述各组激光发射器还分别包括与之相对应的倍频器，各组激光发射器发射端经对应倍频器与光束组合器的输入端相连接。

4.根据权利要求1所述一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统，其特征在于：还包括光电倍增管，所述激光信号探测器经光电倍增管与数据采集装置相连接，所述主控制器同时与光电倍增管相连接。

5.根据权利要求1所述一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统，其特征在于：所述各组激光发射器包括相互连接的固体激光泵和染料激光器。

6.一种基于权利要求1至5中任意一项所述激光雷达系统的大气臭氧观测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.所述主控制器分别对所述各组激光发射器进行同样控制，控制激光发射器交替输出对应至少两个不同波长的各个脉冲，且各组激光发射器输出的脉冲彼此相同；

步骤2.对所述用于大气臭氧观测的激光雷达系统进行校准；

步骤3.分别控制各组激光发射器输出的对应不同波长的脉冲构成各个异波长脉冲；控制各组激光发射器输出的对应不同波长的脉冲经光束组合器，在各组激光发射器之间构成各个异波长脉冲对；各个异波长脉冲和各个异波长脉冲对依脉冲时序，构成组合激光束射向大气中；

步骤4.射向大气中的组合激光束射经大气臭氧散射后，由激光信号探测器进行接收，发送给数据采集装置，数据采集装置将接收到的数据信息发送给终端装置对大气臭氧进行差分吸收观测。

7.根据权利要求6所述一种激光雷达系统的大气臭氧观测方法，其特征在于：所述步骤2包括如下步骤：

步骤⑴控制各组激光发射器输出的对应相同波长的脉冲经光束组合器，在各组激光发射器之间构成同波长脉冲对；

步骤⑵根据分别对各个同波长脉冲对进行测量，并根据测量结果对用于大气臭氧观测的激光雷达系统进行校准，其中，N_o3为大气臭氧浓度；P_on(R)，P_on(R+△R)分别为强吸收波长在R，R+△R处的回波强度,P_off(R)，P_off(R+△R)分别为弱吸收波长在R，R+△R处的回波强度，R和R+△R分别为大气中两个不同的距离位置，△R为空间分辨率。

8.根据权利要求6所述一种激光雷达系统的大气臭氧观测方法，其特征在于：所述步骤3中，将由所述激光发射器交替输出对应至少两个不同波长的各个脉冲分别经过倍频后，再输入光束组合器。

9.根据权利要求6所述一种激光雷达系统的大气臭氧观测方法，其特征在于：所述步骤4中，射向大气中的组合激光束射经大气臭氧散射后，由激光信号探测器接收，并经光电倍增管增强信号强度后，发送给数据采集装置。