[实用新型]一种全固态连续波钠测温测风激光雷达

说明书

本实用新型公开了一种全固态连续波钠测温测风激光雷达，包括光路依次连接的种子光激光器、预放大器、声光频移器、主放大器、倍频晶体、伪随机编码器、扩束镜和分束片组，预放大器和主放大器分别连接有泵浦装置，预放大器的出口光线通过分光片与另一个倍频晶体和稳频装置连接，稳频装置与所述种子光激光器连接。还包括控制系统，控制系统与采集计算机、数据处理与服务中心、声光频移器、伪随机编码器、稳频装置、分束片组的电机控制器分别连接。采集计算机通过光子计数器与望远镜连接。解决了高时间和空间分辨率的中间层顶区域钠原子数密度廓线、大气温度和风速廓线的小型化和低功耗测量，可实现中间层顶区域钠原子密度、风速和温度水平方向变化特征的可移动大范围观测，为下一代机载和星载设备奠定技术基础。

技术领域

本实用新型涉及一种激光雷达，尤其涉及一种全固态连续波钠测温测风激光雷达，主要用于中间层顶区域(80-105)km钠原子数密度、温度和风速廓线的测量。

背景技术

随着人类航空和航天活动的增加，临近空间环境正在受到高度重视。距离地面80-105公里的高度区域通常被称为中间层顶区域(mesopause)，那里的温度是地球大气层中温度最低的区域，并有着显着的季节变化规律：冬天温度高而夏天温度低。另外该区域的大气背景风场也有着明显的季节变化：纬向环流夏季西向冬季东向，而径向环流是由夏季半球吹向冬季半球。中间层顶区域也是地外物质(宇宙尘埃和流星)注入和烧蚀的区域，由于流星消融形成的金属层中金属原子/离子是该区域动力学、光化学耦合过程极好的示踪物，研究金属层对于理解中间层顶大气动力学和光化学具有重要科学意义。

目前全球和区域性大气模式虽然能够在一定程度上模拟和预测中高层大气温度和风场的变化，但还远未达到足够的精度和可靠信。但目前仍然缺乏区域和全球中间层顶区域大气温度、风场、和大气重力波的高精度探测。在金属钠层的观测中，钠荧光激光雷达具有独特的优势，能够提供高时间和空间分辨率的钠原子数密度廓线目前绝大部分钠激光雷达(无论是宽带和窄带)都是地基非移动系统，并采用了脉冲式激光发射光源，只能进行定点(in situ)观测。主要问题是由于目前脉冲式钠测温测风激光雷达系统，无论是半导体泵浦式还是氙灯泵浦式钠测温测风激光雷达系统，其体积和功耗都不能做到很小，只适合在具有充足面积和电力供应的实验室条件下进行布置。这是制约钠测温测风激光雷达进行移动测量、球载、机载和星载平台搭载的关键问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种全固态连续波钠测温测风激光雷达。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的全固态连续波钠测温测风激光雷达，包括光路依次连接的种子光激光器、预放大器、声光频移器、主放大器、倍频晶体、伪随机编码器、扩束镜和分束片组，所述预放大器和主放大器分别连接有泵浦装置，所述预放大器的出口光线通过分光片与另一个倍频晶体和稳频装置连接，所述稳频装置与所述种子光激光器连接。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的全固态连续波钠测温测风激光雷达，解决了高时间和空间分辨率的中间层顶区域钠原子数密度廓线、大气温度和风速廓线的的小型化和低功耗测量，解决了钠测温测风激光雷达的全固态化、小型化、小功率化和超窄带CW难题；可真正意义上实现中间层顶区域钠原子密度、风速和温度水平方向变化特征的可移动大范围观测，为下一代机载和星载设备奠定技术基础。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的全固态连续波钠测温测风激光雷达结构示意图；

图2为本实用新型实施例中超窄带频率稳定三频连续CW激光光源产生结构图；

图3为本实用新型实施例中无多普勒饱和光谱技术实现结构图；

图4为本实用新型实施例中实现发射系统中产生三个频率激光的方法，即光纤式声光调制技术原理方案图。

具体实施方式