[发明专利]基于非相干光源的气体差分吸收激光雷达

摘要

本发明公开了一种基于非相干光源的气体差分吸收激光雷达，该激光雷达使用非相干的非相干作为光源，利用滤波技术滤出两个工作波长的激光，一个工作波长位于气体吸收线的峰值处，另外一个工作波长偏离气体吸收线，通过探测这两束激光的大气回波信号可实现大气气体成分的差分吸收探测。本发明采用时分复用技术，仅使用单个探测器完成了对参考激光和信号光的测量，提高了系统得集成度。本发明可实现对气体吸收线位于非相干光源频谱范围的气体(如水汽、CO2、HCN、CO等)进行探测。本发明采用非相干探测技术、波分复用技术和时分复用技术，实现对气体成分的探测，具有系统集成度高、全光纤链接、结构紧凑、造价低、人眼相对安全等优点。

主权项

1.一种基于非相干光源的气体差分吸收激光雷达，其特征在于，所述非相干光源为宽谱非相干光源，所述气体差分吸收激光雷达包括：光源模块，第一滤波模块、第二滤波模块、第一光开关(3)、第一分束器(6)、光放大器(7)、出射望远镜(8)、接收望远镜(9)、第一光延时元件(10)、第二滤波模块、衰减器(13)、第二分束器(14)、气体吸收池(15)、第二光延时元件(16)、耦合器(17)、探测器(18)、数据采集模块(19)和数字信号处理模块(20)；所述光源模块包括非相干光源(1)，所述光源模块用于输出脉冲光；所述第一滤波模块用于对输入的光信号过滤，输出两个工作波长的激光，一个工作波长位于待测气体吸收线的峰值处，另一个工作波长偏离待测气体吸收线；所述第一滤波模块为滤波器，所述滤波器用于对非相干光源频谱进行提取以对吸收谱位于所述非相干光源频谱范围的气体进行检测；光源模块出射的激光经第一滤波模块后输出两个工作波长的激光，一个工作波长位于待测气体吸收线的峰值处，另外一个工作波长偏离待测气体吸收线，这两个工作波长的光源经第一光开关(3)选通后，经第一分束器(6)分成两路，一路用做探测光，另一路用作参考光；所述探测光经光放大器(7)放大后入射到出射望远镜(8)并发射到大气中，所述参考光经衰减器(13)衰减到单光子水平后，由第二分束器(14)分成两路，一路经气体吸收池(15)后进入耦合器(17)；另一路经第二光延时元件(16)延时后进入耦合器(17)；气体吸收池(15)内填充有待测气体，出射激光与大气作用后的大气回波信号被接收望远镜(9)接收后经第一光延时元件(10)延时，从而使回波信号和参考信号在时域上分开；第二滤波模块用于滤除回波信号的大气背景；第一光延时元件(10)输出的回波信号经第二滤波模块滤除大气背景后进入耦合器(17)；耦合器(17)出射的信号由探测器(18)探测，数据采集模块(19)将探测器(18)探测的电信号转换为数字信号，数字信号处理模块(20)根据数据采集模块(19)输出的数字信号反演大气成分信息。