[发明专利]一种信号接收系统及臭氧探测激光雷达

说明书

本申请公开了一种信号接收系统及臭氧探测激光雷达，所述信号接收系统利用合束光纤实现对多个分体望远镜接收的臭氧回波信号的接收，并利用后续光路对合束光纤传输的臭氧回波信号进行处理以实现光信号向电信号的转换，无需根据组合望远镜中的单体望远镜的数量设计众多的耦合光路、光电探测器和采集装置，实现了降低组合望远镜的接收光路的成本、提高接收光路的集成度，并且降低调试难度的目的。另外，所述信号接收系统的所述第一信号处理模块和第二信号处理模块关于所述斩光盘的中轴线对称设置，从而可以通过对第一信号处理模块和第二信号处理模块所在光路进行单独调节来实现瑞利回波信号或拉曼回波信号的光电转换。

技术领域

本申请涉及激光雷达系统技术领域，更具体地说，涉及一种信号接收系统及臭氧探测激光雷达。

背景技术

近几十年来，激光雷达在大气探测领域发展迅速，特别是在中国，科研经费的投入的增大，大气探测激光雷达的发展犹如雨后春笋。2012年，国家自然科学基金委员会资助了国家重大科研仪器设备研制专项“多波段多大气成分主被动综合探测系统”，其中包含了多个激光雷达子项目，如气溶胶云激光雷达、瑞利钠风温激光雷达、臭氧探测激光雷达、污染物探测激光雷达、二氧化碳激光雷达等。其中，瑞利钠风温激光雷达和臭氧探测激光雷达除了需要进行对流层探测以外，还需要进行中高层大气的探测，为了提高这两台激光雷达探测高度和信噪比，提高接收望远镜的有效接收面积是非常有效的手段。

但接收望远镜的加工成本随着接收面积的增加成几何指数增长，因此，现今通常通过采用多台小口径望远镜作为组合望远镜，同时接收同一束激光和大气相互作用的后向散射回波信号，来实现增加接收望远镜的接收面积的目的。

现有技术中对于组合望远镜的后续接收光路的设计尚无经验可以借鉴，传统的对于臭氧探测激光雷达系统中的接收望远镜的后续接收光路的设计思路通常为对于单一波长的回波信号，配套设置一根单独接收光纤、一套耦合光路、一套光电探测器和一套采集装置。但是对于具有组合望远镜的臭氧探测激光雷达而言，如果仍然按照传统的设计思路设计组合望远镜的后续接收光路，对于单一波长的回波信号，就需要设计与组合望远镜中单体望远镜的数量相同的接收光纤、耦合光路、光电探测器和采集装置，那么对于多个接收波长，至少耦合光路、光电探测器和采集装置的数量还要在上述基础上乘以探测波长的数量，如此设计的组合望远镜的接收光路不仅成本巨大、集成度低，而且后续的实施调试也很困难。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供了一种信号接收系统及臭氧探测激光雷达，以实现降低组合望远镜的接收光路的成本、提高接收光路的集成度，并且降低调试难度的目的。

为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种信号接收系统，应用于臭氧探测激光雷达，所述信号接收系统包括：组合望远镜、合束光纤、消色差模块、第一信号处理模块、第二信号处理模块、第一信号转换模块、第二信号转换模块和斩光盘；其中，

所述组合望远镜包括多个分体望远镜，用于接收所述臭氧探测激光雷达的臭氧回波信号并向所述合束光纤传输；

所述合束光纤包括多根光纤，每根所述光纤的一端设置于一个所述分体望远镜的焦平面处，所述合束光纤用于接收所述组合望远镜传输的臭氧回波信号，并向所述消色差模块传输；

所述消色差模块用于对所述合束光纤传输的臭氧回波信号进行消色差、准直和分色处理，以获得分别向第一信号处理模块和第二信号处理模块传输的瑞利回波信号和拉曼回波信号；

所述第一信号处理模块和第二信号处理模块关于所述斩光盘的中轴线对称设置，所述第一信号处理模块用于对所述瑞利回波信号进行过滤和汇聚处理后，获得瑞利光斑点向所述斩光盘出射；

所述第二信号处理模块用于对所述拉曼回波信号进行过滤和汇聚处理后，获得拉曼光斑点向所述斩光盘出射；