專利名稱：一種測量氮氣布里淵散射信號的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測量氮氣布里淵散射信號的方法及裝置
背景技術：
近幾年來，布里淵散射探測技術已經(jīng)越來越多的應用于水下目標探測且其技術已 經(jīng)有一定的成熟，由于氺的衰減系數(shù)和激光能量的限制，探測深度受到很大的影響。但激光 在大氣中的衰減將大大地減小，因而對大氣測量將會有很好的應用前景。大氣的主要成分是氮氣，則對氮氣的測量就顯得尤為重要?？梢酝ㄟ^氮氣的布里 淵信號計算出其分子速度，溫度，密度等參數(shù)達到對環(huán)境的測量和監(jiān)測。由于激光器要相對 固定不易移動，使得系統(tǒng)的移動靈活性相對較差，因此，其實用性還要進一步的改進。
發(fā)明內(nèi)容
為了發(fā)現(xiàn)和研究氮氣布里淵散射信號，我們提出了一種本發(fā)明涉及一種測量氮氣 布里淵散射的方法及裝置。該方法和裝置是基于測量布里淵散射信號的原理，通過其精確 改變抽運光的偏振態(tài)，達到區(qū)分入射光和后向180°散射信號，通過F-P標準具區(qū)分出布里 淵散射信號，然后用增強型電荷耦合器ICCD來觀察布里淵信號。本發(fā)明的裝置包括一臺種子注入式脈沖激光器(1)，二分之一波片0)，偏振耦 合鏡(3)，四分子一玻片0)，F(xiàn)-P標準具(5)，增強型電荷耦合器ICCD(7)，時序控制器 DG535(6)，計算機(8)，功率計(9，13)，凹透鏡(10)，凸透鏡(11)，氮氣池(12)。本發(fā)明解決技術問題的方案是種子注入式脈沖激光器(1)輸出的532nm光為豎 直偏振光，經(jīng)過二分之一玻片( 后變成水平偏振光達到偏振耦合鏡(3)，偏振耦合鏡(3) 與光軸有一定的夾角，將入射光分為兩束光且分光比為6 1，一束光用功率計(9)接收 來觀察激光器(1)的入射光的能量，另一束水平偏振光經(jīng)四分之一玻片(4)后變成圓偏振 光，則此光作為入射氮氣池(12)的光源，通過凹透鏡(10)和凸透鏡(11)后匯聚到氮氣池 (12)中，通過氮氣池(1 后的前向光用功率計(1 接收，而入射光匯聚到氮氣池(12)中 會使池中的氮氣產(chǎn)生布里淵散射信號，其后向180°的后向散射光通過凹透鏡(10)和凸透 鏡(11)，經(jīng)四分之一玻片(4)后變成豎直偏振光，然后通過偏振耦合鏡(3)，偏振耦合鏡對 水平偏振光高透而對豎直偏振光高反，則回來的散射信號被偏振耦合鏡C3)反射到F-P標 準具( 后通過IC⑶(7)在計算機(8)上觀察信號，根據(jù)時序控制器DG535(6)上的延時計 算出其接收到布里淵信號的位置。
附圖1給出了本發(fā)明裝置的原理圖。附圖2給出了本發(fā)明裝置的具體實施圖。附圖3給出了本發(fā)明裝置中的激光擴束調(diào)節(jié)測量距離的原理圖。本發(fā)明的工作原理
如附圖1所示，該探測裝置包括一臺種子注入式脈沖激光器(1)，二分之一波片(2)，偏振耦合鏡(3)，四分子一玻片(4),F-P標準具(5)，增強型電荷耦合器ICCD(7)，時序 控制器DG535 (6)，計算機(8)，功率計(9)。種子注入式脈沖激光器(1)輸出的532nm光為豎直偏振光，經(jīng)過二分之一玻片(2) 后變成水平偏振光達到偏振耦合鏡(3)，偏振耦合鏡( 與光軸有一定的夾角，偏振耦合鏡(3)將入射光分為兩束光且分光比為6 1，一束光用功率計(9)接收來觀察激光器(1)的 入射光的能量，另一束水平偏振光經(jīng)四分之一玻片(4)后變成圓偏振光，則此光是用于探 測的光源，打入外界環(huán)境中其180°的后向散射光經(jīng)四分之一玻片(4)后變成豎直偏振光， 然后通過偏振耦合鏡( ，由于偏振耦合鏡對水平偏振光高透而對豎直偏振光高反，則回來 的散射信號被偏振耦合鏡C3)反射到F-P標準具( 后通過ICCD (7)在計算機(8)上觀察 信號。本發(fā)明具有較高的精確度，集發(fā)射、接收、信號處理于一體，簡化了裝置，可以廣泛 應用于大氣環(huán)境參數(shù)的檢測，如溫度、壓強、密度、污染度等參數(shù)的檢測和計量。實施具體方案如附圖2所示，該探測裝置包括一臺種子注入式脈沖激光器(1)，二分之一波片(2)，偏振耦合鏡(3)，四分子一玻片(4),F-P標準具(5)，增強型電荷耦合器ICCD(7)，時序 控制器DG535(6)，計算機(8)，功率計(9，13)，凹透鏡(10)，凸透鏡(11)，氮氣池(12)。種子注入式脈沖激光器(1)輸出的532nm光為豎直偏振光，經(jīng)過二分之一玻片(2) 后變成水平偏振光達到偏振耦合鏡(3)，偏振耦合鏡( 與光軸有一定的夾角，偏振耦合鏡(3)將入射光分為兩束光且分光比為6 1，一束光用功率計(9)接收來觀察激光器(1)的 入射光的能量，另一束水平偏振光經(jīng)四分之一玻片(4)后變成圓偏振光，則此光作為入射 氮氣池(1 的光源，通過凹透鏡(10)和凸透鏡(11)，通過改變凹透鏡(10)和凸透鏡(11) 之間的距離改變?nèi)肷涔庠诘獨獬?1 中聚焦位置從而達到改變發(fā)生布里淵信號的位置， 通過氮氣池(1 后的前向光用功率計(1 接收，而入射光匯聚到氮氣池(1 中會使池中 的氮氣產(chǎn)生布里淵散射信號，其后向180°的后向散射光通過凹透鏡(10)和凸透鏡(11)， 經(jīng)四分之一玻片(4)后變成豎直偏振光，然后通過偏振耦合鏡(3)，偏振耦合鏡對水平偏振 光高透而對豎直偏振光高反，則回來的散射信號被偏振耦合鏡(3)反射到F-P標準具(5) 后通過I(XD(7)在計算機(8)上觀察信號，根據(jù)時序控制器DG535(6)上的延時計算出其接 收到布里淵信號的位置。附圖3以圖示的方式給出了通過調(diào)節(jié)可旋轉(zhuǎn)含有導軌的凸透鏡(11)的位置而改 變凹透鏡(10)和凸透鏡(11)兩鏡之間的距離來達到調(diào)節(jié)距離。權利要求
1.一種測量氮氣布里淵散射信號的方法及裝置，該裝置包括一臺種子注入式脈沖激光 器(1)，二分之一波片(2)，偏振耦合鏡(3)，四分子一玻片(4)，F(xiàn)-P標準具(5)，增強型電 荷耦合器ICCD (7)，時序控制器DG535 (6)，計算機(8)，功率計(9，13)，凹透鏡(10)，凸透鏡 (11)，氮氣池(12)。種子注入式脈沖激光器(1)輸出的532nm光為豎直偏振光，經(jīng)過二分之一玻片(2)后 變成水平偏振光達到偏振耦合鏡(3)，偏振耦合鏡(3)與光軸有一定的夾角，偏振耦合鏡 (3)將入射光分為兩束光且分光比為6 1，一束光用功率計(9)接收來觀察激光器(1)的 入射光的能量，另一束水平偏振光經(jīng)四分之一玻片(4)后變成圓偏振光，則此光作為入射 氮氣池(12)的光源，通過凹透鏡(10)和凸透鏡(11)，通過改變凹透鏡(10)和凸透鏡(11) 之間的距離改變?nèi)肷涔庠诘獨獬?12)中聚焦位置從而達到改變發(fā)生布里淵信號的位置， 通過氮氣池(12)后的前向光用功率計(13)接收，而入射光匯聚到氮氣池(12)中會使池中 的氮氣產(chǎn)生布里淵散射信號，其后向180°的后向散射光通過凹透鏡(10)和凸透鏡(11)， 經(jīng)四分之一玻片(4)后變成豎直偏振光，然后通過偏振耦合鏡(3)，偏振耦合鏡對水平偏振 光高透而對豎直偏振光高反，則回來的散射信號被偏振耦合鏡(3)反射到F-P標準具(5) 后通過I(XD(7)在計算機(8)上觀察信號，根據(jù)時序控制器DG535(6)上的延時計算出其接 收到布里淵信號的位置。
2.如權利要求1所述的測量氮氣布里淵散射信號的方法及裝置，其特征在于二分之 一波片(2)，偏振耦合鏡(3)，四分子一玻片(4)放置的位置，作用是保證可以區(qū)分入射光和 接收到的散射光。
3.如權利要求1所述的測量氮氣布里淵散射信號的方法及裝置，其特征在于F-P標準 具的自由光譜范圍10GHz。
4.如權利要求1所述的測量氮氣布里淵散射信號的方法及裝置，其特征在于時序控 制器DG535(6)用于控制延時，計算探測目標的距離。
5.如權利要求1所述的測量氮氣布里淵散射信號的方法及裝置，其特征在于凸透鏡 (11)是裝置在導軌上可移動的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測量氮氣布里淵散射信號的方法及裝置。其裝置包括種子注入式脈沖激光器(1)、二分之一玻片(2)、偏振耦合鏡(3)、四分之一玻片(4)及凹凸鏡組成的擴束系統(tǒng)。二分之一玻片(2)、偏振耦合鏡(3)、四分之一玻片(4)組成抽運光控制系統(tǒng)，凹凸鏡組成的擴束系統(tǒng)用于發(fā)射和接收系統(tǒng)，F(xiàn)-P標準具(5)、ICCD(7)和DG535(6)組成信號處理系統(tǒng)。通過將激光聚焦于氣體池中使其在池中產(chǎn)生布里淵信號然后接收其后向180°散射信號，通過F-P標準具(5)區(qū)分出布里淵散射信號，根據(jù)布里淵散射信號計算出其分子速度，溫度等參數(shù)。本發(fā)明具有測量與信號處理一體化，可用于實時測量處理數(shù)據(jù)，可廣泛用于大氣環(huán)境的測量和檢測。
文檔編號G01W1/02GK102053073SQ20101053877
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權日2010年11月10日
發(fā)明者何興道, 劉娟, 劉建安, 史久林, 夏健, 方偉, 李淑靜 申請人:南昌航空大學