[发明专利]用于物质的远程光谱法的激光雷达类型装置及其检测方法

说明书

一种用于物质的远程光谱法的激光雷达类型装置(1)，包括光学发射通道(2)，其包括激光源(3)和光波频率发生器(4)，其适于产生第一梳(P1)、第二梳(P2)和局部梳(POL)，每个梳包括至少一个条，适于发射发射信号(6)的发射望远镜(5)，包括接收望远镜(8)的接收通道(7)，其适于接收该发射信号(6)穿过的物质所反射的信号(9)，和检测系统(10)，被配置来检测该局部梳的至少一个条与第一反射梳的相应的第一条的至少一个第一差拍信号(11)；和该局部梳的至少一个条与第二反射梳的相应的第二条的至少一个第二差拍信号(12)；和该至少一个第一差拍信号(11)与至少一个第二差拍信号(12)的至少一个第三差拍信号(13)。

技术领域

本发明涉及检测和测量激光器，或者激光雷达领域，其用于通过光谱法来探测大气。

背景技术

已知的是使用激光源，其配置来从在第一频率上居中的第一窄带频段进行光发射来产生包括第一多个频谱分量的第一光波，每个分量覆盖段或者条，其是在不同于其他分量的频率上居中的窄带谱段或者条，以使得频率空间中，所述光波的频谱组成具有第一频谱梳形状，该梳的每个条的高度对应于在所述梳的每个条上分布的该第一光发射的频谱条的能量。

还已知的是从该第一光发射不仅产生了第一光波，而且同时产生第二光波，其是与第一光波相干的，并且如同该第一光波那样包括第二多个频谱分量，这形成了第二频谱梳，该第二梳的每个频谱条是与在相对于其频率稍微漂移的第一梳的频谱条相关的。

最后已知的是在目标物例如一部分大气的方向上发射该第一和第二光梳，和然后采集这个目标物所发送回来的信号，来产生差拍，即模拟对应于第一梳的具有接收的信号的条的接收信号，并且与该第二梳的条相关联，然后过滤该模拟信号的无线电频率(RF)分量。对于每对条(第一梳-第二梳)进行这种模拟。

这种装置的缺点是对于每个发射的条，所接收的来自目标物的信号是由于所述波在发射器和接收器之间的往返行进而衰减，所以如果这个距离较大时其处于低水平。过滤的RF分量的功率依次相比于所接收的来自单独考虑的每个条的信号衰减了两倍；如果实验条件使得光子噪音不占优，则该信号的信噪比因此发生非常大的下降。

在发射到目标物的单或者双发射条和单个光波的情况中，一种已知的改进包括将它的反馈与局部振荡器的条混合以便利用后者的功率，其尚未经历长距离衰减。这种被称作“外差检测”或者“相干检测”的装置可以受限于通过激光源的相关长度的光学频率，其导致反馈光波和局部振荡器之间的随机相漂移。这种相漂移随机模拟无线电频率信号，其需要进行几个随机强度测量值的平均，并且具有不利的统计标准偏差，以及因此下降的最终信噪比。

发明内容

因此，本发明目标在于克服全部或者部分的这些缺点。

为此目的，本发明涉及一种用于物质的远程光谱法的激光雷达类型装置，其包括：

-光学发射通道，其包括：

○激光源，适于以发生频率发射激光条；

○光波频率发生器，适于从所发射的激光条来产生：

■第一梳，包括至少一个第一条，该至少一个第一条具有源自该发生频率的稳定的频率；和

■第二梳，包括至少一个第二条，该至少一个第二条具有源自该发生频率的稳定的频率；和

■局部梳，其包括至少一个局部条，该至少一个局部条具有源自该发生频率的稳定的频率；

○发射望远镜，适于朝着发射信号穿过的物质发射发射信号，该发射信号包括该第一和第二梳；

-接收通道，包括：

○接收望远镜，适于接收该发射信号穿过的物质所反射的信号，所反射的信号包括：