[发明专利]窄带滤波器的光谱测量装置及测量方法

说明书

一种窄带滤波器光谱测量系统装置，包括激光器，分束器，波长计，第一隔离器，放大器，第二隔离器，倍频晶体,准直镜，光阑，滤光片，分光镜，第一聚焦镜，第一探测器，位置控制系统，温度控制系统，窄带滤波器，第二聚焦镜，第二探测器，信号采集处理系统，信号发生器。本发明能够测量窄带滤波器在所需中心波长的最大透过率和透射光谱宽度，便于在高光谱分辨率激光雷达中安装窄带滤波器或者装校时，通过测量窄带滤波器在中心波长处的透过率，判断窄带滤波器的安装角度是否正确，中心波长是否位于所需波长。

技术领域

本发明属于大气激光雷达领域，尤其涉及到在高光谱分辨率激光雷达中，

要求实现窄带滤波器透射谱线的测量和定标。

背景技术

气溶胶探测近年来已成为大气环境监测中至关重要的部分。高光谱分辨率激光雷达是探测气溶胶的有效工具，但是高光谱分辨率激光雷达接收远距离有效信号回波较弱，白天工作时需要减少背景噪声。窄带滤波器能够有效减少背景噪声，常常配合干涉滤光片一起工作，进一步滤除背景光信号，因此在高光谱分辨率激光雷达上应用广泛。窄带滤波器的安装角度极大地影响了回波信号的强度。为了检测窄带滤波器安装是否正确，需要设计一套窄带滤波器高精度光谱测量系统装置，在实验室测量所需波长为中心波长时窄带滤波器的最大透过率，并对透射光谱进行定标，为高光谱分辨率激光雷达的窄带滤波器滤波器精确装校提供判断依据。

发明内容

本发明目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种窄带滤波器的光谱测量装置，可以在对窄带滤波器光谱透过率曲线进行快速和高精度测量，获得窄带滤波器在所需波长处的最大透过率，以此透过率为基准，将窄带滤波器装校在高光谱分辨率激光雷达中，当窄带滤波器在所需波长处具有相同透过率时，可以判断窄带滤波器装校正确，能够满足窄带滤波器接收要求。

本发明的基本原理是利用可调谐激光器和信号发生器组成可扫频的激光器，激光器的输出波长在所需波长附近扫描。将激光器基频激光倍频成倍频光，通过温度控制系统对窄带滤波器实现温度控制，利用位置调节器调节窄带滤波器的角度，实现窄带滤波器的中心波长等于所需波长，在所需波长处具有最大透过率，获得所需波长附近的光谱透过率曲线，对透射光谱进行定标。

本发明技术解决方案如下：

一方面，本发明公开了一种窄带滤波器光谱测量系统装置，包括激光器，分束器，波长计，第一隔离器，放大器，第二隔离器，倍频晶体,准直镜，光阑，滤光片，分光镜，第一聚焦镜，第一探测器，位置控制系统，温度控制系统，窄带滤波器，第二聚焦镜，第二探测器，信号采集处理系统，信号发生器。

上述元部件的位置关系如下：

所述的激光器与信号发射器相连，组成可扫频的激光器。所述的激光器发射的连续光经过分束器后分为两束，一束光进入波长计进行波长监测，另一束光进入第一隔离器。所述的第一隔离器的出射光经过放大器放大光束功率后，进入第二隔离器，然后经过倍频晶体将基频光倍频为倍频光，进入准直镜后输出准直光束。所述的准直光束经过光阑控制光斑大小后射入滤光片，射出的光经过分光镜分束后分成反射光和透射光两部分，所述的反射光进入第一聚焦镜后聚焦至第一探测器进行入射光功率监测，所述的透射光射入窄带滤波器。所述的位置控制系统控制窄带滤波器的位置与角度，使得窄带滤波器的中心波长位于高光谱分辨率激光雷达所需的波长处。所述的温度控制系统实现窄带滤波器的高精度温度控制。所述的窄带滤波器透射的光经过第二聚焦镜聚焦后进入第二探测器进行窄带滤波器透射光功率测量。所述的信号采集处理系统采集第一探测器和第二探测器的电信号，处理信号后获得窄带滤波器的光谱透过率曲线，计算峰值透过率和透射光谱宽度。

另一方面，本发明公开了一种窄带滤波器的光谱测量方法，包括步骤如下：

①固定激光器工作电流后，通过位置控制系统在扫描角度范围内扫描，当到达透过率函数最大值后停止位置控制系统。此时，位置控制系统调整窄带滤波器中心波长到所需波长处。