本發(fā)明涉及激光大氣遙感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多波長(zhǎng)偏振拉曼激光雷達(dá)分光系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

大氣氣溶膠顆粒的形態(tài)、性質(zhì)不停的發(fā)生各種變化，而大氣水汽是影響這種變化的最重要因子。水汽在氣溶膠顆粒表面上凝結(jié)，使得顆粒增大。這種親水增長(zhǎng)對(duì)其光學(xué)性質(zhì)的影響，已成為氣溶膠和氣候變化領(lǐng)域一個(gè)重要的研究課題。

激光雷達(dá)是以激光器作為發(fā)射光源，采用光電探測(cè)技術(shù)手段主動(dòng)遙感設(shè)備，是激光技術(shù)與現(xiàn)代光電探測(cè)技術(shù)結(jié)合的先進(jìn)探測(cè)技術(shù)。由于激光雷達(dá)具有探測(cè)靈敏度高、空間分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前對(duì)大氣、海洋和陸地進(jìn)行高精度遙感探測(cè)的有效方法。目前，激光雷達(dá)多為單波長(zhǎng)、單參量測(cè)量，為了準(zhǔn)確研究和評(píng)估氣溶膠及水汽的環(huán)境和氣候影響，通常需要進(jìn)行多次測(cè)量，耗費(fèi)大量成本及時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于改善現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，提供一種多波長(zhǎng)偏振拉曼激光雷達(dá)分光系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了以下技術(shù)方案：

一種多波長(zhǎng)偏振拉曼激光雷達(dá)分光系統(tǒng)，包括：

分光裝置，用于將接收到的光線分為至少兩路；

至少兩個(gè)濾光裝置，分別用于透過(guò)不同的指定波長(zhǎng)光線，一個(gè)濾光裝置對(duì)應(yīng)透射從所述分光裝置出射的一路光線。

在更為優(yōu)選的方案中，上述系統(tǒng)還包括偏振裝置，用于將其中一個(gè)濾光裝置輸出的光線偏振為水平光線和垂直光線。

在更為優(yōu)選的方案中，上述系統(tǒng)還包括聚光透鏡和光電探測(cè)器，所述聚光透鏡將從所述濾光裝置或所述偏振裝置出射的光線匯聚于所述光電探測(cè)器中；所述聚光透鏡的數(shù)量與光電探測(cè)器的數(shù)量相等，為濾光裝置的數(shù)量加1。

作為一種具體的實(shí)施方案，所述分光裝置包括至少一個(gè)二向色片，一個(gè)二向色片將接收到的光線分為兩路；當(dāng)二向色片為兩個(gè)及以上時(shí)，兩個(gè)及以上二向色片依次設(shè)置，前一個(gè)二向色片的其中一路光線作為后一個(gè)二向色片的輸入光線。

作為一種具體的實(shí)施方案，中心波長(zhǎng)為355nm的第一干涉濾光片、中心波長(zhǎng)為532nm的第二干涉濾光片、中心波長(zhǎng)為607nm的第三干涉濾光片、中心波長(zhǎng)為660nm的第四干涉濾光片、中心波長(zhǎng)為1064nm的第五干涉濾光片中的任意至少兩個(gè)。通過(guò)不同波長(zhǎng)的干涉濾光片選擇出需要的光線。

作為一種具體的實(shí)施方案，所述聚光透鏡為平凸透鏡。所述光電探測(cè)器為光電倍增管或雪崩二極管。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：分光系統(tǒng)將接收到的光線分為至少兩路后，每路光線由一個(gè)濾光裝置透射通過(guò)指定波長(zhǎng)光線，至少兩個(gè)濾光裝置可以透過(guò)至少兩種指定波長(zhǎng)光線，即可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣氣溶膠消光系數(shù)、氣溶膠退偏振比、水汽等參數(shù)中的至少兩種參數(shù)的全天候探測(cè)，從而降低探測(cè)成本，節(jié)約時(shí)間并減輕實(shí)驗(yàn)工作量。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的多波長(zhǎng)偏振拉曼激光雷達(dá)分光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記說(shuō)明

11-第一二向色片；12-第二二向色片；13-第三二向色片；第四二向色片；21-偏振棱鏡；31-第一干涉濾光片；32-第二干涉濾光片；33-第三干涉濾光片；34-第四干涉濾光片；35-第五干涉濾光片；41-第一平凸透鏡；42-第二平凸透鏡；43-第三平凸透鏡；44-第四平凸透鏡；45-第五平凸透鏡；51-第一光電倍增管；52-第二光電倍增管；53-第三光電倍增管；54-第四光電倍增管；55-第五光電倍增管；61-雪崩二極管；9-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；10-高壓電源。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。同時(shí)，在本發(fā)明的描述中，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

本發(fā)明提供了一種多波長(zhǎng)偏振拉曼激光雷達(dá)分光系統(tǒng)，該分光系統(tǒng)包括分光裝置和濾光裝置，其中，分光裝置用于將接收到的光線分為至少兩路；濾光裝置為至少兩個(gè)，一個(gè)濾光裝置對(duì)應(yīng)透射從所述分光裝置出射的一路光線，至少兩個(gè)濾光裝置分別用于透過(guò)不同的指定波長(zhǎng)光線。

作為一種可實(shí)施方式的舉例，分光裝置可以包括至少一個(gè)二向色片，一個(gè)二向色片將接收到的光線分為兩路；當(dāng)二向色片為兩個(gè)及以上時(shí)，兩個(gè)及以上二向色片依次設(shè)置，前一個(gè)二向色片的其中一路光線作為后一個(gè)二向色片的輸入光線。

作為一種可實(shí)施方式的舉例，濾光裝置可以為：中心波長(zhǎng)為355nm的第一干涉濾光片、中心波長(zhǎng)為532nm的第二干涉濾光片、中心波長(zhǎng)為607nm的第三干涉濾光片、中心波長(zhǎng)為660nm的第四干涉濾光片、中心波長(zhǎng)為1064nm的第五干涉濾光片中的任意至少兩個(gè)。

在進(jìn)一步完善的方案中，上述分光系統(tǒng)還包括偏振裝置，用于將其中一個(gè)濾光裝置輸出的光線偏振為水平光線和垂直光線。偏振裝置可以是偏振棱鏡。

在更進(jìn)一步完善的方案中，上述分光系統(tǒng)還包括聚光透鏡和光電探測(cè)器，所述聚光透鏡將從所述濾光裝置或所述偏振裝置出射的光線匯聚于所述光電探測(cè)器中；所述聚光透鏡的數(shù)量與光電探測(cè)器的數(shù)量相等，為濾光裝置的數(shù)量加1。聚光透鏡可以是平凸透鏡，光電探測(cè)器可以是光電倍增管或雪崩二極管。

下面結(jié)合附圖及一個(gè)更為具體的實(shí)施例對(duì)所述多波長(zhǎng)偏振拉曼激光雷達(dá)分光系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。

請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)施例提供了一種多波長(zhǎng)偏振拉曼激光雷達(dá)分光系統(tǒng)，主要包括第一二向色片11、第二二向色片12、第三二向色片13、第四二向色片14、偏振棱鏡21、第一干涉濾光片31、第二干涉濾光片32、第三干涉濾光片33、第四干涉濾光片34、第五干涉濾光片35、第一平凸透鏡41、第二平凸透鏡42、第三平凸透鏡43、第四平凸透鏡44、第五平凸透鏡45、第六平凸透鏡46、第一光電倍增管51、第二光電倍增管52、第三光電倍增管53、第四光電倍增管54和第五光電倍增管55和雪崩二極管61。

激光發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射一束激光，該激光束在大氣中與不同的粒子、分子等大氣物質(zhì)發(fā)生散射效應(yīng)，產(chǎn)生散射光，其中后向散射光由光學(xué)接收系統(tǒng)進(jìn)行回收，再經(jīng)過(guò)多波長(zhǎng)偏振拉曼激光雷達(dá)分光系統(tǒng)進(jìn)行分光處理，最后交由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。光學(xué)接收系統(tǒng)回收的光線入射至第一二向色片11，第一二向色片11將光線分為反射和透射兩路，其中透射一路向后傳遞，反射的一路經(jīng)過(guò)第一干涉濾光片31濾除雜色光，僅讓波長(zhǎng)為355nm的光信號(hào)通過(guò)，并通過(guò)第一平凸透鏡41匯聚于第一光電倍增管51中；通過(guò)第一二向色片11向后傳遞的透射光線直射至第二二向色片12，同樣分為兩路，其中透射一路繼續(xù)向后傳遞，反射的一路則用于進(jìn)行偏振通道的搭建；通過(guò)第二二向色片12后的反射光線，先經(jīng)過(guò)第二干涉濾色片32濾除雜色光，僅讓波長(zhǎng)為532nm的光信號(hào)通過(guò)，然后經(jīng)過(guò)偏振棱鏡21，將波長(zhǎng)532nm光線分為兩路，一路為水平方向，一路為垂直方向，其中透射部分為水平方向，光線經(jīng)過(guò)第二平凸透鏡42匯聚于第二光電倍增管52，反射部分為垂直方向，光線經(jīng)過(guò)第三平凸透鏡43匯聚于第三光電倍增管53；經(jīng)過(guò)第二二向色片12向后傳遞的透射光線入射至第第三二向色片13，第三二向色片13將光線分為兩路，其中反射部分的光線主要用于振動(dòng)拉曼水汽探測(cè)，透射一路光線向后傳遞經(jīng)過(guò)第五干涉濾色片35濾除雜色光，僅讓波長(zhǎng)為1064nm的光信號(hào)通過(guò)，再經(jīng)過(guò)第六平凸透鏡46匯聚于雪崩二極管61中；對(duì)于振動(dòng)拉曼水汽探測(cè)部分，通過(guò)第三二向色片13的反射光線入射至第四二向色片14，同樣被分為兩路，透射部分光線經(jīng)過(guò)第三干涉濾光片33濾除雜色光，僅讓波長(zhǎng)為607nm的氮?dú)庹駝?dòng)拉曼散射信號(hào)通過(guò)，再經(jīng)過(guò)第四平凸透鏡44匯聚于第四光電倍增管54中，反射部分光線經(jīng)過(guò)第四干涉濾光片34濾除雜色光，僅讓波長(zhǎng)為660nm的水汽振動(dòng)拉曼散射信號(hào)通過(guò)，再經(jīng)過(guò)第五平凸透鏡45匯聚于第五光電倍增管55中。

第一光電倍增管51接收波長(zhǎng)為355nm的信號(hào)；第二光電倍增管52接收波長(zhǎng)為532nm平行方向上的信號(hào)；第三光電倍增管53接收波長(zhǎng)為532nm垂直方向上的信號(hào)；第四光電倍增管54接收波長(zhǎng)為607nm的氮?dú)庹駝?dòng)拉曼散射信號(hào)；第五光電倍增管55接收波長(zhǎng)為660nm的水汽振動(dòng)拉曼散射信號(hào)；雪崩二極管接收波長(zhǎng)為1064nm的信號(hào)。

在本實(shí)施例中，第一光電倍增管51將接收的波長(zhǎng)為355nm的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳遞至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9分析處理，最后確認(rèn)該光路為氣溶膠米通道；第二光電倍增管52將接收的波長(zhǎng)為532nm平行方向上的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳遞至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9分析處理，最后確認(rèn)該光路為氣溶膠偏振平行通道；第三光電倍增管53將接收的波長(zhǎng)為532nm垂直方向上的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳遞至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9分析處理，最后確認(rèn)該光路為氣溶膠偏振垂直通道；第四光電倍增管54將接收的波長(zhǎng)為660nm的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳遞至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9分析處理，最后確認(rèn)該光路為水汽振動(dòng)拉曼散射通道；第五光電倍增管55將接收的波長(zhǎng)為607nm的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳遞至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9分析處理，最后確認(rèn)該光路為氮?dú)庹駝?dòng)拉曼散射通道。

在本實(shí)施例的可選方案中，如圖1所示，為了使探測(cè)器正常工作，需要為其提供高壓；高壓裝置10為第一光電倍增管51、第二光電倍增管52、第三光電倍增管53、第四光電倍增管54和第五光電倍增管55提供負(fù)高壓，供壓范圍為0至-1300v；高壓裝置9為雪崩二極管61提供正高壓，供壓范圍為0至350v。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。