[发明专利]绝对探测大气温度的转动拉曼激光雷达系统及探测方法

摘要

本发明公开一种绝对探测大气温度的转动拉曼激光雷达系统及探测方法，包括依次连接的系统控制平台、脉冲激光器、准直扩束系统，沿准直扩束系统的光路出射方向依次设有分光镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜，经分光镜反射的部分光束射向光电检测器，系统控制平台还分别与放大电路、数据处理平台及光电检测器连接，数据处理平台还依次连接放大电路、光电探测系统、拉曼谱型光谱分光系统，拉曼谱型光谱分光系统通过多模光纤与高效耦合器连接，高效耦合器用于接收大口径望远镜收集的散射光。解决了现有拉曼激光雷达系统对大气温度检测时需要并行测量设备进行数据校正的局限性。

主权项

绝对探测大气温度的转动拉曼激光雷达系统，其特征在于：包括依次连接的系统控制平台(1)、脉冲激光器(2)、准直扩束系统(3)，沿准直扩束系统(3)的光路出射方向依次设有分光镜(4)、第一反射镜(7)、第二反射镜(8)、第三反射镜(9)，经所述分光镜(4)反射的部分光束射向光电检测器(5)，所述系统控制平台(1)还分别与放大电路(18)、数据处理平台(21)及所述光电检测器(5)连接，所述数据处理平台(21)还依次连接放大电路(18)、光电探测系统(16)、拉曼谱型光谱分光系统(14)，拉曼谱型光谱分光系统(14)通过多模光纤(13)与高效耦合器(12)连接，高效耦合器(12)用于接收大口径望远镜(11)收集的散射光；所述拉曼谱型光谱分光系统(14)包括光纤线阵列(23)、准直凸透镜(24)及衍射闪耀光栅(25)，光纤线阵列(23)位于准直凸透镜(24)左侧的焦平面处，光纤线阵列(23)并行输出六路转动拉曼信号通道，所述六路转动拉曼信号通道分别为第一连接光纤(26)、第二连接光纤(31)、第三连接光纤(36)、第四连接光纤(41)、第五连接光纤(46)、第六连接光纤(51)，所述多模光纤(13)接在所述光纤线阵列(23)上，所述多模光纤(13)的输出端端面(57)位于准直凸透镜(24)的焦点处，所述衍射闪耀光栅(25)位于所述准直凸透镜(24)的右侧，所述衍射闪耀光栅(25)的光栅刻线数为1200grooves/mm，刻划面积为50mm×50mm，光栅闪耀角为17°27′，光栅闪耀阶次为第一级；所述第一连接光纤(26)通过第一光纤耦合器(27)与通道一输出光纤(30)的一端耦合，所述通道一输出光纤(30)的另一端与单模光纤(15)连接，所述第一光纤耦合器(27)上还并行设置有第一光纤布拉格光栅(28)与第二光纤布拉格光栅(29)；所述第二连接光纤(31)通过第二光纤耦合器(32)与通道二输出光纤(35)的一端耦合，所述通道二输出光纤(35)的另一端与单模光纤(15)连接，所述第二光纤耦合器(32)上还并行设置有第三光纤布拉格光栅(33)与第四光纤布拉格光栅(34)；所述第三连接光纤(36)通过第三光纤耦合器(37)与通道三输出光纤(40)的一端耦合，所述通道三输出光纤(40)的另一端与单模光纤(15)连接，所述第三光纤耦合器(37)上还并行设置有第五光纤布拉格光栅(38)与第六光纤布拉格光栅(39)；所述第四连接光纤(41)通过第四光纤耦合器(42)与通道四输出光纤(45)的一端耦合，所述通道四输出光纤(45)的另一端与单模光纤(15)连接，所述第四光纤耦合器(42)上还并行设置有第七光纤布拉格光栅(43)与第八光纤布拉格光栅(44)；所述第五连接光纤(46)通过第五光纤耦合器(47)与通道五输出光纤(50)的一端耦合，所述通道五输出光纤(50)的另一端与单模光纤(15)连接，所述第五光纤耦合器(47)上还并行设置有第九光纤布拉格光栅(48)与第十光纤布拉格光栅(49)；所述第六连接光纤(51)通过第六光纤耦合器(52)与通道六输出光纤(55)的一端耦合，所述通道六输出光纤(55)的另一端与单模光纤(15)连接，所述第六光纤耦合器(52)上还并行设置有第十一光纤布拉格光栅(53)与第十二光纤布拉格光栅(54)；所述多模光纤(13)的芯径为0.1mm，数值孔径为0.22；所述第一光纤耦合器(27)、第二光纤耦合器(32)、第三光纤耦合器(37)、第四光纤耦合器(42)、第五光纤耦合器(47)和第六光纤耦合器(52)的耦合比均为50:50，中心波长均为530nm，带宽均为10nm。