[发明专利]一种探测斜程能见度的激光雷达分光系统及其滤波方法

说明书

本发明公开了一种探测斜程能见度的激光雷达分光系统及其滤波方法，包括透镜准直装置，沿透镜准直装置光路透射方向依次设置有一级长短波截止装置、二级特定波长滤波装置以及光电探测装置。先通过透镜准直装置对大气回波信号进行准直输出，再利用一级长短波截止装置输出的光信号进行长短波波段分离，然后二级特定波长滤波装置对经过分离后的光信号进行滤波和提取，最后光电探测装置对提取的光信号进行光电探测和采集。能实现对354.7nm和1064.0nm的米‑瑞利散射信号，386.7nm和852.75nm的氮气振动拉曼散射回波信号的高效提取。

技术领域

本发明属于激光雷达大气探测设备技术领域，涉及一种探测斜程能见度的激光雷达分光系统，还涉及上述分光系统的滤波方法。

背景技术

斜程能见度是指沿非水平方向视线可清晰观测到目标物的最远距离，在气象、航空、航天以及对空探测领域具有重要作用。尤其是在航空航天领域，斜程能见度是飞机起落的重要因素，也是保障飞行安全的重要气象因素之一。

目前，所有商用水平能见度仪均只能实现水平能见度的探测，不具有斜程能见度的测量局限性；目测法虽然简单，但存在极大的误差，且不能持续观测；少有的激光雷达能见度仪是利用米散射探测技术和柯西米德经验公式来估算平均斜程能见度，它忽视了白天视线路径中大气气柱亮度影响，存在反演缺陷，无法获得斜程能见度的准确信息。一直以来，斜程能见度的计算中涉及到复杂的辐射传输方程求解，成为斜程能见度测量中的研究难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种探测斜程能见度的激光雷达分光系统，解决了现有技术中存在的激光雷达能见度仪无法获得斜程能见度的准确信息的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种探测斜程能见度的激光雷达分光系统，包括透镜准直装置，沿透镜准直装置光路透射方向依次设置有一级长短波截止装置、二级特定波长滤波装置以及光电探测装置。

本发明的特点还在于：

一级长短波截止装置包括二向色镜DM₁，沿二向色镜DM₁光路透射方向设置有二向色镜DM₂，沿二向色镜DM₁光路反射方向设置有二向色镜DM₃；二级特定波长滤波装置设置于二向色镜DM₂的光路透射通道、二向色镜DM₂的光路反射通道、二向色镜DM₃光路反射通道及二向色镜DM₃光路透射通道上。

沿二向色镜DM₂光路反射方向设置有反射镜M₁，沿二向色镜DM₃光路透射方向设置有反射镜M₂。

二级特定波长滤波装置包括干涉滤光片IF₁、干涉滤光片IF₂、干涉滤光片IF₃及干涉滤光片IF₄，干涉滤光片IF₁设置于二向色镜DM₂的光路透射通道上，干涉滤光片IF₂设置于二向色镜DM₂的光路反射通道上，干涉滤光片IF₃设置于二向色镜DM₃光路反射通道上，干涉滤光片IF₄设置于二向色镜DM₃光路透射通道上。

干涉滤光片IF₁的中心波长为1064.0nm，干涉滤光片IF₂的中心波长正入射中心为853.75nm，干涉滤光片IF₃的中心波长为354.78nm，干涉滤光片IF₄的中心波长为387.67nm。

干涉滤光片IF₂的入射角度为3.5°，干涉滤光片IF₁、干涉滤光片IF₃、干涉滤光片IF₄均为正入射。