[发明专利]一种云相态探测和识别的拉曼-偏振激光雷达系统

说明书

本发明公开了一种云相态探测和识别的拉曼‑偏振激光雷达系统，其特征在于，包括激光发射模块、第一探测模块及第二探测模块，第一探测模块包括第一接收系统、大气三相态水同步探测拉曼激光雷达子系统；第二探测模块包括第二接收系统、大气气溶胶和云探测偏振激光雷达子系统，大气气溶胶和云探测偏振激光雷达子系统包括一级长短波截止装置和二级偏振装置。通过大气三相态水同步探测拉曼激光雷达子系统能实现大气和云中液态水、固态水、水汽混合比、气溶胶荧光信号的同步探测和反演，通过大气气溶胶和云探测偏振激光雷达子系统实现紫外波段的偏振探测、可见波段的偏振探测及1064nm大气米‑瑞利散射信号的探测。

技术领域

本发明属于雷达探测系统技术领域，涉及一种云相态探测和识别的拉曼-偏振激光雷达系统。

背景技术

云既是全球气候变化最重要的因素，也是各种大气模型中最不确定的因素。云的形成和降水对人类的生活影响具有非常深刻的影响，云相态的探测和识别对于云物理学、大气辐射传输以及气象气候研究有着非常重要的科学意义。水作为唯一具有相态变化的物质，云中三相态水含量的测量及其相互转化和演变过程对于云相态的研究极其关键。

激光雷达作为主动探测技术，相较于其他大气探测手段，具有高时空分辨率的优点，已广泛用于大气参量的测量。目前，偏振激光雷达被应用于云相态的判别及气溶胶粒子的探测。但是，由于大气因素、系统元件、通道之间的光耦合效应等的共同作用，目前仅利用偏振激光雷达技术难以准确判断云相态。

发明内容

本发明的目的是提供一种云相态探测和识别的拉曼-偏振激光雷达系统，解决了现有技术中存在的难以准确判断云相态的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种云相态探测和识别的拉曼-偏振激光雷达系统，其特征在于，包括激光发射模块、第一探测模块及第二探测模块，第一探测模块包括第一接收系统、大气三相态水同步探测拉曼激光雷达子系统；第二探测模块包括第二接收系统、大气气溶胶和云探测偏振激光雷达子系统，大气气溶胶和云探测偏振激光雷达子系统包括一级长短波截止装置和二级偏振装置。

本发明的特点还在于：

激光发射模块包括激光器、反射镜，激光器产生的激光经反射镜进入大气。

第一接收系统包括第一望远镜、光纤、准直透镜L₀，第一望远镜接收的大气后散射回波信号经过光纤耦合后，由准直透镜L₀输出为平行光，最后进入大气三相态水同步探测拉曼激光雷达子系统。

大气三相态水同步探测拉曼激光雷达子系统包括二向色镜DM₁，二向色镜DM₁反射光路上依次设置有滤光片IF₁、准直透镜L₁、第一光电转换装置，形成第一通道；二向色镜DM₁透射光路上设置有二向色镜DM₂，二向色镜DM₂反射光路上依次设置有滤光片IF₂、准直透镜L₂、第二光电转换装置，形成第二通道；二向色镜DM₂透射光路上设置有分束镜BS₁，分束镜BS₁反射光路上依次设置有第一滤光片、准直透镜L₃、第三光电转换装置，形成第三通道，第一滤光片包括滤光片IF₃和滤光片IF₄；分束镜BS₁透射光路上依次设置有第二滤光片、准直透镜L₄、第四光电转换装置，形成第四通道，第二滤光片包括滤光片IF₅和滤光片IF₆。