[发明专利]一种全固态金属原子和离子层探测的激光雷达

权利要求书

1.一种全固态金属原子和离子层探测的激光雷达，其特征在于，包括全固态激光发射系统、信号接收系统和数据采集反演控制系统；

所述全固态激光发射系统，用于由大功率脉冲激光泵浦半导体种子注入的光参量振荡激光放大器，产生并发射能够探测高空金属原子和离子的激光；

所述信号接收系统，用于接收所述探测金属原子和离子的激光的回波信号，将所述回波信号输入至数据采集反演控制系统；

所述数据采集反演控制系统，用于通过时序控制全固态激光发射系统发射的激光波长，对接收到的回波信号数据进行实时筛选和反演，并将得到的探测数据进行存储；

当进行铁原子探测时，所述全固态激光发射系统包括依次连接的种子光纤激光器、脉冲固态YAG激光器、光参量振荡激光放大器、半导体种子激光器、激光倍频器、激光扩束镜和自动准直调节装置；

所述种子光纤激光器将种子激光注入到脉冲固态YAG激光器中；

所述脉冲固态YAG激光器产生经过倍频的单纵模大功率脉冲激光，发送至光参量振荡激光放大器的第一输入端；

所述半导体种子激光器将金属原子或离子层探测的基频种子激光注入到光参量振荡激光放大器的第二输入端；

所述光参量振荡激光放大器在第一输入端接收的单纵模的大功率脉冲激光泵浦与第二输入端接收的基频种子注入的共同作用下，产生能够探测高空金属原子或离子的基频激光，输出至激光倍频器；

所述激光倍频器通过调节温控及角度增大激光能量，将基频激光倍频为金属原子或离子的共振波长，并将激光导入至激光扩束镜；

所述激光扩束镜调节激光发散角，将激光发射至自动准直调节装置；

所述自动准直调节装置调节发射激光方向，使发射激光的方向与望远镜接收方向相匹配，将发射激光反射至天空中；

当同时进行全固态钙原子和钙离子的探测时，所述全固态激光发射系统包括种子光纤激光器、脉冲固态YAG激光器、第一光参量振荡激光放大器，第二光参量振荡激光放大器、第一半导体种子激光器、第二半导体种子激光器、第一激光倍频器、第二激光倍频器、第一激光扩束镜、第二激光扩束镜、第一自动准直调节装置和第二自动准直调节装置；

所述种子光纤激光器将种子激光注入到脉冲固态YAG激光器中；

所述脉冲固态YAG激光器产生经过倍频的单纵模大功率脉冲激光，同时发送至第一光参量振荡激光放大器第一输入端和第二光参量振荡激光放大器第一输入端；

所述第一半导体种子激光器将金属原子层探测激光的基频种子注入到第一光参量振荡激光放大器的第二输入端；

所述第一光参量振荡激光放大器的第一输入端接收的单纵模的大功率脉冲激光泵浦与第二输入端接收的基频种子注入的共同作用下，产生能够探测金属原子的基频激光，输出至第一激光倍频器；

所述第一激光倍频器，通过调节温控及角度增大激光能量，将基频激光倍频为金属原子的共振波长，并将激光导入至第一激光扩束镜；

所述第一激光扩束镜，通过调节改善激光发散角，将激光发射至第一自动准直调节装置；

所述第一自动准直调节装置，调节发射激光方向，使发射激光的方向与望远镜接收方向相匹配，将发射激光反射至天空中；

所述第二半导体种子激光器将金属离子层探测激光的种子注入到第二光参量振荡激光放大器的第二输入端；

所述第二光参量振荡激光放大器的第一输入端接收的单纵模的大功率脉冲激光泵浦与第二输入端接收的基频种子注入的共同作用下，产生用于探测金属离子的基频激光，输出至第二激光倍频器；

所述第二激光倍频器，通过调节温控及角度增大激光能量，将基频激光倍频为金属离子的共振波长，并将激光导入至第二激光扩束镜；

所述第二激光扩束镜，通过调节改善激光发散角，将激光发射至第二自动准直调节装置；

所述第二自动准直调节装置，调节发射激光方向，使发射激光的方向与望远镜接收方向相匹配，将发射激光反射至天空中；

每个所述光参量振荡激光放大器包括一个对应的种子注入的元器件；

所述脉冲固态YAG激光器包括种子注入的元器件，所述脉冲固态YAG激光器输出的脉冲激光为波长为532nm的平顶光束，其多横模能量均匀分布。