[发明专利]一种高精度测量0-35km大气温度的转动拉曼激光雷达系统

摘要

本发明公开了高精度测量~0‑35 km大气温度的转动拉曼激光雷达系统。系统采用分层接收技术，通过低空探测模块和高空探测模块分别针对~0‑15 km和~8‑35 km高度范围大气进行探测；系统同时以模拟AD和光子计数PC两种工作模式有效记录高、低空探测模块回波数据。最终，系统实现~0‑35 km高度范围大气温度的高精度完全覆盖测量。

主权项

1.一种高精度测量0‑35km大气温度的转动拉曼激光雷达系统，包括发射单元、光学接收单元、数据采集与控制单元；发射单元采用种子注入的大功率固体激光器输出单脉冲能量800mJ，重复频率30Hz，线宽<0.006cm^‑1的532.23nm激光并导向天顶；光学接收单元收集来自大气物质的后向散射光；数据采集与控制单元保障整个雷达系统有序工作，其特征在于：所述光学接收单元包括分层接收模块，具体为低空探测模块实现0‑15km高度范围回波信号的有效提取，高空探测模块实现8‑35km高度范围回波信号的有效提取，二者联合最终实现0‑35km高度范围大气温度的完全覆盖探测；所述数据采集与控制单元同时以模拟和光子计数两种工作模式记录来自各 探测通道的数据，拓展各通道允许输入的信号强度动态变化范围优于6个数量级；所述发射单元包括种子注入的固体激光器、扩束镜和发射台；大功率固体激光器在种子注入后输出线宽<0.006cm^‑1的532.23nm激光；输出激光单脉冲能量800mJ，重复频率30Hz，通过8倍扩束镜后照射发射台；发射台通过电动精密控制，以高于99.5％的反射率将水平来射激光导向天顶；所述光学接收单元包括低空探测模块和高空探测模块；低空探测模块包括望远镜系统、反射镜RM1、准直镜L1、分束器BS1、窄带干涉滤光片IF1、弹性探测通道CH‑E、分束器BS2、窄带干涉滤光片组IF2、低量子数拉曼探测通道CH‑JL、窄带干涉滤光片组IF3、高量子数拉曼探测通道CH‑JH；高空探测模块包括望远镜系统、准直镜L2、反射镜RM2、透镜L3、分色镜BS3、窄带干涉滤光片IF6、弹性探测通道CH‑E、分色镜BS4、窄带干涉滤光片IF4、低量子数拉曼探测通道CH‑JL、转折镜RM3、窄带干涉滤光片IF5、高量子数拉曼探测通道CH‑JH；低空探测模块和高空探测模块组合最终实现0‑35km高度范围大气温度的完全覆盖探测。