[发明专利]一种多通道原子滤光昼夜自动切换装置

说明书

本发明公开了一种多通道原子滤光昼夜自动切换装置，包括望远镜，还包括与望远镜对应的光纤、准直镜、原子滤光器、聚焦镜和光电探测器，原子滤光器设置在滑动平台上，电机驱动滑动平台移动至行程首端时，原子滤光器插入到准直镜与聚焦镜之间的光路，电机驱动滑动平台移动至行程尾端时，原子滤光器移出准直镜与聚焦镜之间的光路。本发明可以同时控制多路原子滤光器等高性能滤光系统的插入和移出，利用环境光电探测器对激光雷达接收望远镜周围光照环境进行实时监测，结合光照度阈值，实现了对激光雷达白天夜间两种工作模式的分辨，使得高灵敏的光电探测器能够得到有效地保护。

技术领域

本发明属于激光雷达多通道信号检测领域，具体涉及一种多通道原子滤光昼 夜自动切换装置。

背景技术

风温探测激光雷达可同时获取大气风场、温度、密度等参数，已成为大气探 测重要探测设备之一。由于风场探测是基于多普勒频移的原理，速度场的测量只 能获得视向方向的速度标量，要想获得大气矢量风场，通常采用三台望远镜分别 对准竖直天顶方向、北向(或南向)偏离天顶20～30°、东向(或西向)偏离天顶 20～30°，然后三方向同时测量并合成矢量风场(OPTICS EXPRESS,2017,25(5): 5264-5278)，因此，风温激光雷达信号检测系统通常采用多通道同时检测。风温 激光雷达工作波长通常在可见光波段，而可见光波段受太阳光影响特别明显，其 信号变化范围可达4～5个数量级，这对利用大气瑞利散射或者共振荧光探测的微 弱回波信号极为不利，因此在白天，必须采用超窄带宽、高带外抑制能力的滤光 器件，如原子滤光器、双折射滤光器等，这样才能有效抑制白天天空背景光噪声(Applied Optics,2020,59(6):1529-1536；中国科学(G),2007,37(2):196～201；Planetary and Space Science,1982,30(2):169-177；2002/Vol.10,No.26/OPTICSEXPRESS 1534-1541)；而到了晚上，由于背景光信号较弱，通常窄带干涉滤光 片就能有效抑制夜间星空背景光噪声，因此在夜间移除超窄带滤光器件以提高夜 间回波信号的信号强度。因此，激光雷达夜间和白天两种工作模式通常需要人工 移除或者插入，这种人工切换方式需要人为值守，操作人员根据天空亮度手动切 换，如果到了白天而忘记切换的话，很有可能损坏高灵敏光电探测器。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种多通道原子滤光昼 夜自动切换装置，本发明具有多路回波信号的同时检测能力，根据放置在望远镜 旁的环境光电探测器，实现对望远镜观测光强的自动监测，并根据设定的光照度 阈值，实现自动切换。如环境光照度值超过光照度阈值，原子滤光器插入准直镜 与聚焦镜之间的光路，实现白天工作模式；如果环境光照度值低于光照度阈值， 则原子滤光器移出准直镜与聚焦镜之间的光路，实现夜间工作模式。当然，切换 模式也具有手动模式，在手动模式下，能人为手动控制白天/夜间工作模式。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种多通道原子滤光昼夜自动切换装置，包括望远镜，还包括与望远镜对应 的光纤、准直镜、原子滤光器、聚焦镜和光电探测器，原子滤光器设置在滑动平 台上，

电机驱动滑动平台移动至行程首端时，原子滤光器插入到准直镜与聚焦镜之 间的光路：望远镜将接收的光信号输入到光纤一端，光纤另一端将光信号输出并 通过斩波盘上的通光孔进入准直镜准直，准直后的光经原子滤光器、聚焦镜后聚 焦到光电探测器上；

电机驱动滑动平台移动至行程尾端时，原子滤光器移出准直镜与聚焦镜之间 的光路：望远镜将接收的光信号输入到光纤一端，光纤另一端将光信号输出并通 过斩波盘上的通光孔进入准直镜准直，准直后的光经聚焦镜后聚焦到光电探测器 上。

一种多通道原子滤光昼夜自动切换装置，还包括环境光电探测器、计算机、 切换控制器、第一限位开关和第二限位开关，

环境光电探测器，用于将环境光信号转换为电信号输入计算机，