[发明专利]CCD侧向激光雷达的大气退偏振度廓线探测装置的探测方法

摘要

本发明涉及CCD侧向激光雷达的大气退偏振度廓线探测装置，包括：半导体YAG激光器，发射线偏振激光脉冲光束；激光扩束器，扩展线偏振激光脉冲光束的直径，减小线偏振激光脉冲光束的发散角；广角CCD探测器，接收大气粒子的侧向散射回波信号；可旋转偏振器，使其透振方向平行于或垂直于半导体YAG激光器所发射的线偏振激光脉冲光束的偏振方向，获得相应偏振方向条件下大气粒子的侧向散射分量；三脚架，用于固定安装广角CCD探测器。本发明还公开了CCD侧向激光雷达的大气退偏振度廓线探测装置的探测方法。本发明适用于近地面、机载或者星载载荷系统测量，操作更为简便，测量结果更加准确可靠。

主权项

1.一种CCD侧向激光雷达的大气退偏振度廓线探测装置的探测方法，该方法包括下列操作步骤：(1)半导体YAG激光器开机预热30分钟，利用激光扩束器将光斑扩束同时减小发散角后垂直入射到大气中；(2)固定安装广角CCD探测器，使其与半导体YAG激光器之间的水平距离为D，将广角CCD探测器的镜头面向激光光柱，仰角调至θ，这里θ表示广角CCD探测器每个像元的仰角，即与水平方向的夹角，对半导体YAG激光器发射的整个激光光柱进行成像，将半导体YAG激光器的调Q输出信号给广角CCD探测器施以同步控制，即遇到调Q脉冲的上升沿时，广角CCD探测器的快门打开进行采集，采集时间为t；(3)旋转位于广角CCD探测器镜头前的可旋转偏振器，使其透振方向平行于激光光源的偏振方向，连续采集N个激光脉冲并将数据累加保存，记为P//(θ)，然后将可旋转偏振器旋转90度即旋转至和激光光源偏振方向相垂直的位置，再连续采集N个脉冲累加保存，记为P⊥(θ)；(4)关闭激光光源，采集N×t时长的背景信号P_g(θ)，分别被上述两个偏振方向采集的信号减去，得到去除背景之后的有效平行分量和垂直分量分别为：P'_//(θ)＝P_//(θ)‑P_g(θ)，P'_⊥(θ)＝P_⊥(θ)‑P_g(θ)，根据退偏振度定义式得到大气退偏振度随仰角θ的变化满足：然后根据θ和高度z的一一对应关系，即可得到退偏振度廓线分布信息，z表示激光发射端距待测气溶胶粒子的垂直距离；所述CCD侧向激光雷达的大气退偏振度廓线探测装置包括半导体YAG激光器，发射线偏振激光脉冲光束，经激光扩束器垂直发射至大气中，被路径上分布的气溶胶球形、非球形粒子向各个方向散射，其中的球形粒子的散射光不改变入射激光的偏振方向，而非球形粒子的散射光改变入射激光的偏振方向，从而产生不同于入射激光偏振方向的分量即产生激光退偏振；激光扩束器，安装在半导体YAG激光器的出光口位置处，用于扩展线偏振激光脉冲光束的直径，减小线偏振激光脉冲光束的发散角；广角CCD探测器，接收大气粒子的侧向散射回波信号；可旋转偏振器，位于广角CCD探测器的镜头前，可旋转偏振器的透振方向平行于或垂直于半导体YAG激光器所发射的线偏振激光脉冲光束的偏振方向，获得相应偏振方向条件下大气粒子的侧向散射分量；三脚架，用于固定安装广角CCD探测器。