[发明专利]一种多光束非扫描相干探测多普勒测风激光雷达光学系统

权利要求书

1.一种多光束非扫描相干探测多普勒测风激光雷达光学系统，其特征在于，该系统包括：光学天线、多路探测光纤、光纤转换器、耦合器、激光器、光纤环路器和探测器，其中，光纤转换器、耦合器、激光器、光纤环路器和探测器通过选通操作与光学天线、多路探测光纤形成多路探测通道，各路探测通道分别完成对特定方向径向风速的探测，对于某一路探测通道：

所述激光器用于发出激光，并通过耦合器进入所述光纤环路器；

所述光纤环路器用于将接收到的激光器发出的激光光波通过光纤传输到光纤转换器中；

所述光纤转换器用于分时选通多个探测通道，某时间段内被选通的探测通道激光经相应的通道光纤和光学天线出射到探测空域；

探测光束经大气气溶胶颗粒散射，后向散射信号光重新被光学天线接收并耦合进对应光纤中并经光纤环路器传输到探测器上，后向散射信号光与后向散射本振光在探测器光敏面上相干叠加；

所述探测器用于将其光敏面上变化的光强转变为按同样规律变化的电流或电压输出。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光光波经过光纤环路器后分为两路：后向散射信号光和后向散射本振光，其中，后向散射本振光由光纤端面后向反射产生，后向散射信号光经光学天线后出射，部分后向散射信号光重新被光学天线接收。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述探测通道为四路，分别以天顶角和方位角为(0°，0°)、(12.5°，0°)、(10°，135°)和(10°，225°)的四个方向向空间风场发射激光光束；与四路探测通道对应的光纤为四根，各光纤纤芯直径为10μm，数值孔径NA＝0.12，且接收/出射端面垂直于对应视场的主光线。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学天线相对口径为1∶4.28，全视场角为20°×22.5°，总长为277mm，后截距为127.28mm，有效焦距为300mm，口径为70mm。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学天线由五个透镜L1～L5组成，其中包括一个双胶合透镜，光阑设置在第三个折射面上。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述光学天线的第一透镜L1由曲率半径为79.07mm、-2512mm的两个球面构成。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述光学天线的第二透镜L2与第一透镜L1光轴方向的距离为12.2mm，第二透镜L2为由曲率半径为-274.2mm、110.45mm和139.96mm三个球面构成的双胶合透镜。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述光学天线的第三透镜L3与第二透镜L2光轴方向距离为24.27mm，由曲率半径为95.5mm、-196.34mm的两个球面构成。

9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述光学天线的第四透镜L4与第三透镜L3光轴方向距离为24.4mm，由曲率半径为-140.47mm、-1355.2mm的两个球面构成。

10.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述光学天线的第五透镜L5与第四透镜L4光轴方向距离为13.6mm，由曲率半径为-74.99mm的球面和近轴半径为-163.31mm的偶次方非球面构成。