[发明专利]用于测量温度湿度廓线的激光雷达系统

权利要求书

1.一种用于测量温度湿度廓线的激光雷达系统，其特征在于，所述系统包括：激光器、激光扩束器、接收望远镜、光纤、分光处理器和光电处理器；

所述激光扩束器，用于对所述激光器发出的激光进行扩束处理，生成发送至大气的发射光束；

所述接收望远镜，用于接收所述发射光束与大气相互作用产生的散射回波信号，将所述散射回波信号聚焦于所述接收望远镜的镜面对应的聚焦区生成聚焦信号；

所述光纤，用于将所述聚焦信号传输至所述分光处理器；

所述分光处理器，用于从所述聚焦信号中分离出用于温度反演的第一谱线组和用于湿度反演的第二谱线组；

所述光电处理器，用于将所述第一谱线组和所述第二谱线组上传至反演软件，以使所述反演软件完成对温度廓线和湿度廓线反演计算。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光器为紫外波段的Nd：YAG脉冲激光器，所述激光器采用355nm的发射波长。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分光处理器包括：初级分光单元、双光栅分光单元和单光栅分光单元；

所述初级分光单元，用于从所述聚焦信号中分离出用于温度探测的纯转动拉曼信号和用于湿度探测的振动转动拉曼信号；

所述双光栅分光单元，用于对所述纯转动拉曼信号进行处理，输出所述第一谱线组；

所述单光栅分光单元，用于对所述振动转动拉曼信号进行处理，输出所述第二谱线组。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述初级分光单元的截止波长为364nm；

所述双光栅分光单元的线色散为0.54nm/mm。；

所述单光栅分光单元的线色散为1.38nm/mm。。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光电处理器还用于：

采用光子计数和模拟采集的方式，设置所述温度廓线和所述湿度廓线的空间分辨率。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收望远镜包括：第一接收望远镜和第二接收望远镜；

所述第一接收望远镜，用于接收所述散射回波信号，将所述散射回波信号聚焦于所述第一接收望远镜的镜面对应的聚焦区，生成第一聚焦信号；所述第一接收望远镜的镜面对应的聚焦区与所述第一接收望远镜的散射回波信号接收范围被设置为不存在重叠区域；所述第一接收望远镜的散射回波信号接收范围被设置为与所述发射光束的照射范围在低空存在重合区域；

所述第二接收望远镜，用于接收所述散射回波信号，将所述散射回波信号聚焦于所述第二接收望远镜的镜面对应的聚焦区，生成第二聚焦信号；所述第二接收望远镜的散射回波信号接收范围被设置为与所述发射光束的照射范围在高空存在重合区域；

则所述光纤包括：第一光纤和第二光纤；

所述第一光纤，用于传输所述第一聚焦信号至所述分光处理器；

所述第二光纤，用于传输所述第二聚焦信号至所述分光处理器。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一接收望远镜的镜面的口径小于所述第二接收望远镜的镜面的口径；

所述第一接收望远镜的镜面的中心与所述发射光束的发射中心之间的水平距离为第一预设距离；所述第一预设距离大于所述第一接收望远镜的镜面的口径的一半；

所述第二接收望远镜的镜面的中心与所述发射光束的发射中心之间的水平距离为第二预设距离；所述第二预设距离大于所述第二接收望远镜的镜面的口径的一半；所述第一预设距离小于所述第二预设距离。