[发明专利]基于三通道F-P标准具的多大气参数同时高精度探测激光雷达系统

摘要

本发明涉及基于三通道F‑P标准具的多大气参数同时高精度探测激光雷达系统。其特征是：三通道标准具的通道I、II和III分别设计用于信号分离、风速探测和温度探测。大气后向散射光经第三1×2光纤耦合器的一个支端、第一光环路器的a→b路径进入标准具通道I进行分离。米信号透射并进入标准具通道II，利用第二光环路器实现通道II透反信号同时接收；瑞利信号反射并经第一光环路器的b→c路径进入第五1×2光纤耦合器的合束端，大部分信号经其一个支端进入标准具通道III。本发明所具有的优点和积极效果是：可同时对对流层大气风场、温度和气溶胶光学特性等大气参数进行高精度探测，克服了传统单参数探测技术反演误差较大或探测精度不高的缺点。

主权项

一种基于三通道F‑P标准具的多大气参数同时高精度探测激光雷达系统，由外腔式半导体激光器、第一凸透镜、第一光隔离器、第二凸透镜、第三凸透镜、喇叭形二极管放大器、第二光隔离器、分束镜、扩束镜、45度反射镜、二维扫描仪、玻璃平板、卡塞格林望远镜、第四凸透镜、窄带滤光片、200m长裸光纤跳线、第一1×2光纤耦合器、100m长裸光纤、第二1×2光纤耦合器、第三1×2光纤耦合器、第一雪崩光电二极管、第一光环路器、第一准直镜、三通道FP标准具、第五凸透镜、第四1×2光纤耦合器、第二雪崩光电二极管、第二光环路器、第二准直镜、第六凸透镜、第一光纤跳线、第三雪崩光电二极管、第四雪崩光电二极管、第五1×2光纤耦合器、第五雪崩光电二极管、第三准直镜、第七凸透镜、第二光纤跳线、第六雪崩光电二极管、多通道采集卡、种子激光驱动电源、放大器驱动电源、触发电路、FP标准具控制器、二维扫描仪控制器和工控机组成，其特征是：外腔式半导体激光器(1)分别和种子激光驱动电源(41)、触发电路(43)相连，外腔式半导体激光器(1)发出的种子激光先后经第一凸透镜(2)、第一光隔离器(3)、第二凸透镜(4)、第三凸透镜(5)、喇叭形二极管放大器(6)、第二光隔离器(7)后由分束镜(8)分为两束，透射光束通过扩束镜(9)扩束后，经卡塞格林望远镜(13)内的45度反射镜(10)后，沿卡塞格林望远镜(13)的光轴方向射向二维扫描仪(11)内，经过二维扫描仪(11)导光后，垂直透过玻璃平板(12)进入大气探测区域，二维扫描仪(11)的第一块反射镜与卡塞格林望远镜(13)的光轴呈45度夹角，玻璃平板(12)和二维扫描仪(11)的第二块反射镜呈45度夹角，二维扫描仪(11)通过数据控制线和二维扫描仪控制器(45)相连，大气后向散射信号经由卡塞格林望远镜(13)收集，在经过第四凸透镜(14)、窄带滤光片(15)后，耦合进入200m长裸光纤跳线(16)的一端，200m长裸光纤跳线(16)的另一端和第二1×2光纤耦合器(19)的一个支路端相连，第二1×2光纤耦合器(19)的合束端和第三1×2光纤耦合器(20)的合束端相连，分束镜(8)的反射光束耦合进入第一1×2光纤耦合器(17)的一个支路端，第一1×2光纤耦合器(17)的合束端和另一个支路端分别和100m长裸光纤(18)、第二1×2光纤耦合器(19)另一个支路端相连，第三1×2光纤耦合器(20)的两个支路端分别和第一雪崩光电二极管(21)、第一光环路器(22)的a端相连，第一光环路器(22)的b端和第一准直镜(23)、三通道FP标准具(24)的通道I、第五凸透镜(25)、第四1×2光纤耦合器(26)的合束端呈光路相通，第一光环路器(22)b端出光点在第一准直镜(23)的物方焦点上，第四1×2光纤耦合器(26)的两个支路端分别和第二雪崩光电二极管(27)、第二光环路器(28)的a端相连，第二光环路器(28)的b端和第二准直镜(29)、三通道FP标准具(24)的通道II、第六凸透镜(30)、第一光纤跳线(31)的一端呈光路相通，第一光纤跳线(31)的另一端和第三雪崩光电二极管(32)相连，第二光环路器(28)b端出光点在第二准直镜(29)的物方焦点上，第二光环路器(28)的c端用光纤和第四雪崩光电二极管(33)相连，第一光环路器(22)的c端与第五1×2光纤耦合器(34)的合束端相连，第五1×2光纤耦合器(34)的一个支路端和第五雪崩光电二极管(35)相连，第五1×2光纤耦合器(34)的另一个支路端出光点在第三准直镜(36)的物方焦点上，并和第三准直镜(36)、三通道FP标准具(24)的通道III、第七凸透镜(37)、第二光纤跳线(38)的一端呈光路相通，第二光纤跳线(38)的另一端和第六雪崩光电二极管(39)相连，第一雪崩光电二极管(21)、第二雪崩光电二极管(27)、第三雪崩光电二极管(32)、第四雪崩光电二极管(33)、第五雪崩光电二极管(35)、第六雪崩光电二极管(39)分别和多通道采集卡(40)相连，多通道采集卡(40)和触发电路(43)相连，放大器驱动电源(42)和喇叭形二极管放大器(6)相连，FP标准具控制器(44)和三通道FP标准具(24)相连，二维扫描仪控制器(45)和二维扫描仪(11)相连，种子激光驱动电源(41)、放大器驱动电源(42)、触发电路(43)、FP标准具控制器(44)、二维扫描仪控制器(45)与工控机(46)相连，由工控机(46)统一控制。