[发明专利]一种基于时分‑波分复用的瑞利‑钠激光雷达集成方法和系统

摘要

本发明公开介绍了一种基于时分‑波分复用的瑞利‑钠激光雷达集成方法和系统。该发明中瑞利激光雷达和钠激光雷达通过时分复用方法交替工作，共用一套望远镜和光电接收机。在光路上采用波分复用技术，电路上采用时分复用技术，从而利用单套光电接收机实现了30km到105km高度大气参数的连续探测。复合系统的光电接收机结构紧凑，元器件数量减少一半。相比于采用瑞利激光雷达和钠激光雷达独立进行高低空大气参数同时探测，该方法在瑞利激光雷达和钠激光雷达的重叠探测区域，不需要考虑不同接收系统中光电转化效率、信号放大增益、数据采集阈值的差异，简化了数据融合过程。

主权项

一种基于时分‑波分复用的瑞利‑钠激光雷达集成系统，其特征在于，该系统包括：532nm波长的瑞利激光雷达激光器(1)，589nm波长的钠激光雷达激光器(3)，第一扩束镜(2)，第二扩束镜(4)，望远镜(5)，光纤(6)，准直器(7)，第一色分棱镜(8)，第一全反镜(11)，第一窄带滤波片(9)，第二全反镜(13)，第二窄带滤波片(12)，第二色分棱镜(10)，耦合镜(14)，光电探测器(15)，双触发双寄存数据采集卡(16)，信号发生器(17)，计算机(18)；其中，532nm波长的瑞利激光雷达激光器输出532nm波长的激光，589nm波长的钠激光雷达激光器输出589nm波长的激光；信号发生器(17)的信号输出A端分别与532nm波长的瑞利激光雷达激光器(1)和双触发双寄存数据采集卡(16)的触发端口A相连；信号发生器(17)的信号输出B端分别与589nm波长的钠激光雷达激光器(3)和双触发双寄存数据采集卡(16)的触发端口B相连；所述532nm波长的瑞利激光雷达激光器(1)及589nm波长的钠激光雷达激光器(3)分别对应的与第一扩束镜(2)及第二扩束镜(4)相连；望远镜(5)接收端接收第一扩束镜(2)及第二扩束镜(4)的后向散射信号，其输出端通过光纤(6)与准直器(7)相连；该准直器(7)的输出端与第一色分棱镜(8)相连；其中，第一扩束镜(2)及第二扩束镜(4)的后向散射信号分别为532nm波长的激光产生的瑞利信号及589nm波长的激光产生的钠共振荧光信号；532nm波长的激光产生的瑞利信号经第一色分棱镜(8)透射后，传输光路中依次设有第一窄带滤波片(9)和第二色分棱镜(10)；589nm波长的激光产生的钠共振荧光信号经第一色分棱镜(8)反射后，传输光路中依次设有第一全反镜(11)、第二窄带滤波片(12)、第二全反镜(13)与第二色分棱镜(10)；532nm波长的激光产生的瑞利信号通过该第二色分棱镜(10)透射，589nm波长的激光产生的钠共振荧光信号经第二色分棱镜(10)反射，这两种信号均经耦合镜(14)耦合在光电探测器(15)上；该双触发双寄存数据采集卡(16)的数据采集端与该光电探测器(15)相连，数据输出端与计算机(18)相连。