[发明专利]一种高精度测量0-35km大气温度的转动拉曼激光雷达系统

权利要求书

1.一种高精度测量0-35km大气温度的转动拉曼激光雷达系统，包括发射单元、光学接收单元、数据采集与控制单元；发射单元采用种子注入的大功率固体激光器输出单脉冲能量800mJ，重复频率30Hz，线宽<0.006cm^-1的532.23nm激光并导向天顶；光学接收单元收集来自大气物质的后向散射光；数据采集与控制单元保障整个雷达系统有序工作，其特征在于：所述光学接收单元包括分层接收模块，具体为低空探测模块实现0-15km高度范围回波信号的有效提取，高空探测模块实现8-35km高度范围回波信号的有效提取，二者联合最终实现0-35km高度范围大气温度的完全覆盖探测；所述数据采集与控制单元同时以模拟和光子计数两种工作模式记录来自各 探测通道的数据，拓展各通道允许输入的信号强度动态变化范围优于6个数量级；

所述发射单元包括种子注入的固体激光器、扩束镜和发射台；

大功率固体激光器在种子注入后输出线宽<0.006cm^-1的532.23nm激光；输出激光单脉冲能量800mJ，重复频率30Hz，通过8倍扩束镜后照射发射台；发射台通过电动精密控制，以高于99.5％的反射率将水平来射激光导向天顶；

所述光学接收单元包括低空探测模块和高空探测模块；低空探测模块包括望远镜系统、反射镜RM1、准直镜L1、分束器BS1、窄带干涉滤光片IF1、弹性探测通道CH-E、分束器BS2、窄带干涉滤光片组IF2、低量子数拉曼探测通道CH-JL、窄带干涉滤光片组IF3、高量子数拉曼探测通道CH-JH；高空探测模块包括望远镜系统、准直镜L2、反射镜RM2、透镜L3、分色镜BS3、窄带干涉滤光片IF6、弹性探测通道CH-E、分色镜BS4、窄带干涉滤光片IF4、低量子数拉曼探测通道CH-JL、转折镜RM3、窄带干涉滤光片IF5、高量子数拉曼探测通道CH-JH；低空探测模块和高空探测模块组合最终实现0-35km高度范围大气温度的完全覆盖探测。

2.如权利要求1所述的一种高精度测量0-35km大气温度的转动拉曼激光雷达系统，其特征在于：所述低空探测模块实现0-15km高度范围回波信号的有效提取；望远镜系统收集大气后向散射光信号，设置光阑直径以限制系统视场为1.5mrad；望远镜有效口径为203.2mm，焦距2032mm；光信号穿过光阑后由反射镜RM1转折并照射准直镜L1，准直镜L1直径25.4mm，有效焦距100mm；经过准直镜L1的准直光束首先照射分束器BS1；分束器BS1反射约10％的光信号照射窄带干涉滤光片IF1，随后进入弹性探测通道CH-E；分束器BS1透射90％的光信号照射分束器BS2；分束器BS2反射50％的光信号在照射窄带干涉滤光片组IF2后进入低量子数拉曼探测通道CH-JL，同时透射50％的光信号在照射窄带干涉滤光片组IF3后进入高量子数拉曼探测通道CH-JH；分束器BS1与BS2边长25.4mm；窄带干涉滤光片IF1直径25.4mm，中心波长532.23nm，带宽0.3nm，峰值透过率>50％，带外抑制优于3个量级；窄带干涉滤光片组IF2由两片相同的滤光片组成：各滤光片直径25.4mm，中心波长530.55nm，带宽0.6nm，峰值透过率>50％，对带外及532.23nm附近弹性信号的抑制优于6个量级；窄带干涉滤光片组IF3由两片相同的滤光片组成：各滤光片直径25.4mm，中心波长529.21nm，带宽1.0nm，峰值透过率>50％，对带外及532.23nm附近弹性信号的抑制优于6个量级。