頻器倍頻，倍頻后的脈沖激光束依次經(jīng)拉曼全反鏡、多色鏡反射，沿主光軸向上行進(jìn)，通過(guò)保護(hù)窗口向上穿出，再通過(guò)二維指向鏡改變行進(jìn)方向沿指向光軸傳輸，擊中當(dāng)前拉曼定標(biāo)樣品。激發(fā)出的斯托克斯拉曼回波信號(hào)沿指向光軸傳至二維指向鏡，再由二維指向鏡反射向下沿主光軸傳輸，向下通過(guò)保護(hù)窗口，依次經(jīng)主鏡及次鏡反射，沿主光軸向下行進(jìn)，通過(guò)主鏡中間的圓孔后，經(jīng)中繼透鏡組聚焦，第一分色片反射，第二分色片反射，會(huì)聚于紫外可見(jiàn)光譜儀光纖端面上。由紫外可見(jiàn)光譜儀光纖收集的斯托克斯拉曼回波信號(hào)經(jīng)光纖復(fù)用器沿長(zhǎng)波光纖進(jìn)入長(zhǎng)波光譜儀，再由長(zhǎng)波ICCD探測(cè)器傳感轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)波譜段拉曼光譜信號(hào)，并送至載荷控制器進(jìn)行存儲(chǔ)分析。
[0028]h.載荷控制器發(fā)出控制指令給倍頻選擇機(jī)構(gòu)，由倍頻選擇機(jī)構(gòu)控制選擇三倍頻器切入第二光軸。載荷控制器發(fā)出啟動(dòng)指令開(kāi)啟主激光器。主激光器發(fā)射的一個(gè)1064nm脈沖激光束，先經(jīng)三倍頻器倍頻，三倍頻后的脈沖激光束依次經(jīng)拉曼全反鏡、多色鏡反射，沿主光軸向上行進(jìn)，通過(guò)保護(hù)窗口向上穿出，再通過(guò)二維指向鏡改變行進(jìn)方向沿指向光軸傳輸，擊中當(dāng)前拉曼定標(biāo)樣品。激發(fā)出的斯托克斯拉曼回波信號(hào)沿指向光軸傳至二維指向鏡，再由二維指向鏡反射向下沿主光軸傳輸，向下通過(guò)保護(hù)窗口，依次經(jīng)主鏡及次鏡反射，沿主光軸向下行進(jìn)，通過(guò)主鏡中間的圓孔后，經(jīng)中繼透鏡組聚焦，第一分色片反射，第二分色片反射，會(huì)聚于紫外可見(jiàn)光譜儀光纖端面上。由紫外可見(jiàn)光譜儀光纖收集的斯托克斯拉曼回波信號(hào)經(jīng)光纖復(fù)用器沿中波光纖進(jìn)入長(zhǎng)波光譜儀，再由中波ICCD探測(cè)器傳感轉(zhuǎn)化為中波譜段拉曼光譜信號(hào)，并送至載荷控制器進(jìn)行存儲(chǔ)分析。
[0029]1.載荷控制器發(fā)出控制指令給倍頻選擇機(jī)構(gòu)，由倍頻選擇機(jī)構(gòu)控制選擇四倍頻器切入第二光軸。載荷控制器發(fā)出啟動(dòng)指令開(kāi)啟主激光器。主激光器發(fā)射的一個(gè)1064nm脈沖激光束，先經(jīng)四倍頻器倍頻，四倍頻后的脈沖激光束依次經(jīng)拉曼全反鏡、多色鏡反射，沿主光軸向上行進(jìn)，通過(guò)保護(hù)窗口向上穿出，再通過(guò)二維指向鏡改變行進(jìn)方向沿指向光軸傳輸，擊中當(dāng)前拉曼定標(biāo)樣品。激發(fā)出的斯托克斯拉曼回波信號(hào)沿指向光軸傳至二維指向鏡，再由二維指向鏡反射向下沿主光軸傳輸，向下通過(guò)保護(hù)窗口，依次經(jīng)主鏡及次鏡反射，沿主光軸向下行進(jìn)，通過(guò)主鏡中間的圓孔后，經(jīng)中繼透鏡組聚焦，第一分色片反射，第二分色片反射，會(huì)聚于紫外可見(jiàn)光譜儀光纖端面上。由紫外可見(jiàn)光譜儀光纖收集的斯托克斯拉曼回波信號(hào)經(jīng)光纖復(fù)用器沿短波光纖進(jìn)入短波光譜儀，再由短波ICCD探測(cè)器傳感轉(zhuǎn)化為短波譜段拉曼光譜信號(hào)，并送至載荷控制器進(jìn)行存儲(chǔ)分析。
[0030]j.依次將第二塊、第三塊、…、直至最后一塊拉曼定標(biāo)樣品設(shè)為當(dāng)前拉曼定標(biāo)樣品。不斷重復(fù)步驟f.至1.，采集當(dāng)前拉曼定標(biāo)樣品的長(zhǎng)、中、短波譜段拉曼光譜信號(hào)并在載荷控制器進(jìn)行存儲(chǔ)，直至完成定標(biāo)板所有拉曼定標(biāo)樣品的拉曼光譜信號(hào)的存儲(chǔ)。
[0031](3)火星目標(biāo)自聚焦
[0032]k.載荷控制器發(fā)出控制指令給二維轉(zhuǎn)動(dòng)控制組件，使其帶動(dòng)二維指向鏡繞水平軸和垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，至指向光軸指向火星車(chē)前下方探測(cè)區(qū)域的某一火星礦物、土壤或巖石目標(biāo)。指向光軸與火星礦物、土壤或巖石目標(biāo)的交點(diǎn)為測(cè)試點(diǎn)。
[0033]1.載荷控制器發(fā)出啟動(dòng)指令給自聚焦激光器，自聚焦激光器發(fā)射出連續(xù)激光束向上透射過(guò)多色鏡，再上穿保護(hù)窗口，通過(guò)二維指向鏡改變行進(jìn)方向沿指向光軸傳輸，連續(xù)照射測(cè)試點(diǎn)。測(cè)試點(diǎn)反射的回波信號(hào)沿指向光軸傳至二維指向鏡，再由二維指向鏡反射向下沿主光軸傳輸，向下通過(guò)保護(hù)窗口，依次經(jīng)主鏡及次鏡反射，沿主光軸向下行進(jìn)，通過(guò)主鏡中間的圓孔后，經(jīng)中繼透鏡組聚焦，第一分色片反射，第二分色片透射，會(huì)聚于自聚焦探測(cè)器。自聚焦探測(cè)器將其傳感的回波強(qiáng)度值傳送給載荷控制器進(jìn)行分析。載荷控制器發(fā)出控制指令給次鏡調(diào)焦組件，連續(xù)改變卡塞格林望遠(yuǎn)鏡的焦距，直至自聚焦探測(cè)器傳感的回波強(qiáng)度值達(dá)到峰值。此時(shí)，測(cè)試點(diǎn)即為卡塞格林望遠(yuǎn)鏡的聚焦點(diǎn)。
[0034](4)火星目標(biāo)探測(cè)
[0035]m.火星目標(biāo)LIBS探測(cè)
[0036]載荷控制器發(fā)出控制指令給光路切換器，使其切換至第一路。載荷控制器按LIBS探測(cè)的需求，設(shè)定好相應(yīng)的TB和TD。載荷控制器發(fā)出啟動(dòng)指令開(kāi)啟主激光器，主激光器發(fā)出一個(gè)1064nm脈沖激光束先由擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡擴(kuò)束準(zhǔn)直、LIBS全反鏡反射、轉(zhuǎn)折鏡轉(zhuǎn)折后，再由次鏡反射，主鏡反射后，沿主光軸向上行進(jìn)，通過(guò)保護(hù)窗口向上穿出，再通過(guò)二維指向鏡改變行進(jìn)方向沿指向光軸傳輸，聚焦擊中測(cè)試點(diǎn)。激發(fā)出的LIBS回波信號(hào)沿指向光軸傳至二維指向鏡，再由二維指向鏡反射向下沿主光軸傳輸，向下通過(guò)保護(hù)窗口，依次經(jīng)主鏡及次鏡反射，沿主光軸向下行進(jìn)，通過(guò)主鏡中間的圓孔后，經(jīng)中繼透鏡組聚焦，第一分色片反射，第二分色片反射，會(huì)聚于紫外可見(jiàn)光譜儀光纖端面上。由紫外可見(jiàn)光譜儀光纖收集的LIBS信號(hào)經(jīng)光纖復(fù)用器分為短中長(zhǎng)波三路，分別沿短波光纖、中波光纖、長(zhǎng)波光纖進(jìn)入短波光譜儀、中波光譜儀、長(zhǎng)波光譜儀，再分別由短波ICCD探測(cè)器、中波ICCD探測(cè)器、長(zhǎng)波ICCD探測(cè)器傳感轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)IBS光譜信號(hào)，并送至載荷控制器進(jìn)行存儲(chǔ)分析。
[0037]η.火星目標(biāo)激光拉曼探測(cè)
[0038]載荷控制器發(fā)出控制指令給光路切換器，使其切換至第二路。載荷控制器發(fā)出控制指令給倍頻選擇機(jī)構(gòu)，由倍頻選擇機(jī)構(gòu)控制選擇二倍頻器切入第二光軸。載荷控制器發(fā)出啟動(dòng)指令開(kāi)啟主激光器。主激光器發(fā)射的一個(gè)1064nm脈沖激光束，先經(jīng)二倍頻器倍頻，倍頻后的脈沖激光束依次經(jīng)拉曼全反鏡、多色鏡反射，沿主光軸向上行進(jìn)，通過(guò)保護(hù)窗口向上穿出，再通過(guò)二維指向鏡改變行進(jìn)方向沿指向光軸傳輸，擊中測(cè)試點(diǎn)。激發(fā)出的斯托克斯拉曼回波信號(hào)沿指向光軸傳至二維指向鏡，再由二維指向鏡反射向下沿主光軸傳輸，向下通過(guò)保護(hù)窗口，依次經(jīng)主鏡及次鏡反射，沿主光軸向下行進(jìn)，通過(guò)主鏡中間的圓孔后，經(jīng)中繼透鏡組聚焦，第一分色片反射，第二分色片反射，會(huì)聚于紫外可見(jiàn)光譜儀光纖端面上。由紫外可見(jiàn)光譜儀光纖收集的斯托克斯拉曼回波信號(hào)經(jīng)光纖復(fù)用器沿長(zhǎng)波光纖進(jìn)入長(zhǎng)波光譜儀，再由長(zhǎng)波ICCD探測(cè)器傳感轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)波譜段拉曼光譜信號(hào)，并送至載荷控制器進(jìn)行存儲(chǔ)分析。載荷控制器發(fā)出控制指令給倍頻選擇機(jī)構(gòu)，由倍頻選擇機(jī)構(gòu)控制選擇三倍頻器切入第二光軸。載荷控制器發(fā)出啟動(dòng)指令開(kāi)啟主激光器。主激光器發(fā)射的一個(gè)1064nm脈沖激光束，先經(jīng)三倍頻器倍頻，三倍頻后的脈沖激光束依次經(jīng)拉曼全反鏡、多色鏡反射，沿主光軸向上行進(jìn)，通過(guò)保護(hù)窗口向上穿出，再通過(guò)二維指向鏡改變行進(jìn)方向沿指向光軸傳輸，擊中測(cè)試點(diǎn)。激發(fā)出的斯托克斯拉曼回波信號(hào)沿指向光軸傳至二維指向鏡，再由二維指向鏡反射向下沿主光軸傳輸，向下通過(guò)保護(hù)窗口，依次經(jīng)主鏡及次鏡反射，沿主光軸向下行進(jìn)，通過(guò)主鏡中間的圓孔后，經(jīng)中繼透鏡組聚焦，第一分色片反射，第二分色片反射，會(huì)聚于紫外可見(jiàn)光譜儀光纖端面上。由紫外可見(jiàn)光譜儀光纖收集的斯托克斯拉曼回波信號(hào)經(jīng)光纖復(fù)用器沿中波光纖進(jìn)入長(zhǎng)波光譜儀，再由中波ICCD探測(cè)器傳感轉(zhuǎn)化為中波譜段拉曼光譜信號(hào)，并送至載荷控制器進(jìn)行存儲(chǔ)分析。載荷控制器發(fā)出控制指令給倍頻選擇機(jī)構(gòu)，由倍頻選擇機(jī)構(gòu)控制選擇四倍頻器切入第二光軸。載荷控制器發(fā)出啟動(dòng)指令開(kāi)啟主激光器。主激光器發(fā)射的一個(gè)1064nm脈沖激光束，先經(jīng)四倍頻器倍頻，四倍頻后的脈沖激光束依次經(jīng)拉曼全反鏡、多色鏡反射，沿主光軸向上行進(jìn)，通過(guò)保護(hù)窗口向上穿出，再通過(guò)二維指向鏡改變行進(jìn)方向沿指向光軸傳輸，擊中測(cè)試點(diǎn)。激發(fā)出的斯托克斯拉曼回波信號(hào)沿指向光軸傳至二維指向鏡，再由二維指向鏡反射向下沿主光軸傳輸，向下通過(guò)保護(hù)窗口，依次經(jīng)主鏡及次鏡反射，沿主光軸向下行進(jìn)，通過(guò)主鏡中間的圓孔后，經(jīng)中繼透鏡組聚焦，第一分色片反射，第二分色片反射，會(huì)聚于紫外可見(jiàn)光譜儀光纖端面上。由紫外可見(jiàn)光譜儀光纖收集的斯托克斯拉曼回波信號(hào)經(jīng)光纖復(fù)用器沿短波光纖進(jìn)入短波光譜儀，再由短波ICCD探測(cè)器傳感轉(zhuǎn)化為短波譜段拉曼光譜信號(hào)，并送至載荷控制器進(jìn)行存儲(chǔ)分析。
[0039]ο.遠(yuǎn)程微區(qū)成像
[0040]測(cè)試點(diǎn)鄰近微區(qū)反射的自然光線沿指向光軸傳至二維指向鏡，再由二維指向鏡反射向下沿主光軸傳輸，向下通過(guò)保護(hù)窗口，依次經(jīng)主鏡及次鏡反射，沿主光軸向下行進(jìn)，通過(guò)主鏡中間的圓孔后，經(jīng)中繼透鏡組聚焦，第一分色片透射后可會(huì)聚于顯微成像探測(cè)器上。此時(shí)，由載荷控制器發(fā)出控制指令啟動(dòng)顯微成像探測(cè)器進(jìn)行曝光，獲得遠(yuǎn)程測(cè)試點(diǎn)微區(qū)圖像，將其傳至載荷控制器進(jìn)行存儲(chǔ)分析。
[0041](5)聯(lián)合光譜分析
[0042]p.載荷控制器依據(jù)步驟(I)和(2)在軌定標(biāo)獲得的定標(biāo)樣品的LIBS及長(zhǎng)中短波段拉曼光譜數(shù)據(jù)可對(duì)光譜儀譜線偏差及常見(jiàn)原子LIBS譜線位置及分子長(zhǎng)中短波段斯托克斯拉曼譜線頻移位置進(jìn)行修正。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)測(cè)試點(diǎn)獲取的LIBS光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行原子組成及定量分析，綜合長(zhǎng)中短波段拉曼光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試點(diǎn)分子組成及定量分析，進(jìn)而進(jìn)行巖石、土壤及礦物類(lèi)型鑒別。遠(yuǎn)程測(cè)試點(diǎn)微區(qū)圖像用于輔助判定火星探測(cè)目標(biāo)種類(lèi)、測(cè)試點(diǎn)的位置及周?chē)刭|(zhì)結(jié)構(gòu)、測(cè)試點(diǎn)的激光燒蝕面積及深度、各測(cè)試點(diǎn)間的空間幾何關(guān)系等。
[0043]本專(zhuān)利的有益效果是，提供了一種雙重復(fù)用激光光譜探測(cè)系統(tǒng)與方法，采用同一脈沖激光源與三個(gè)倍頻模塊實(shí)現(xiàn)光源的復(fù)用;采