[实用新型]散射式云粒子探测器光学系统

权利要求书

1.一种散射式云粒子探测器光学系统：包括发射光学单元，其特征是：该系统还包括前向散射探测单元和侧后向散射探测单元；

所述发射光学单元包括：一台单模光纤耦合输出激光器(1)、非球面准直镜(2)、方孔光阑(3)、4f光学系统；所述4f光学系统包括傅立叶变换透镜(4)、反傅立叶变换透镜(6)和第一全反镜(5)；

所述前向散射探测单元包括：前向散射光收集透镜(9)、第一窄带滤光片(10)、第二全反镜(11)、第一光电探测器(12)、会聚透镜(13)、分光棱镜(14)、第二光电探测器(15)、小孔光阑(16)、第三光电探测器(17)；

所述侧后向散射探测单元包括：第二窄带滤光片(19)、侧后向散射收集透镜(20)、第四光电探测器(21)；

所述光纤激光器(1)光纤末端输出的光使用非球面准直镜(2)进行准直，准直后使用方孔光阑(3)切割，经4f光学系统(4)将方孔光阑(3)成像到测量区域中间即第一窗口玻璃(7)、第二窗口玻璃(8)之间中心位置。

系统在两个方向上接收云粒子的散射，分别收集前向散射和侧后向散射，根据两个方向上光电探测器的输出推断待测粒子的相态。

2.根据权利要求1所述的散射式云粒子探测器光学系统，其特征是：单模光纤耦合输出激光器(1)为连续激光器，波长为685nm，输出功率为35mW。

3.根据权利要求1所述的散射式云粒子探测器光学系统，其特征是：非球面准直镜(2)的工作口径为2mm，准直后激光的发散角小于1mrad。

4.根据权利要求1所述的散射式云粒子探测器光学系统，其特征是：方孔光阑(3)方孔大小为300um×300um。

5.根据权利要求1所述的散射式云粒子探测器光学系统，其特征是：系统还设有第一窗口玻璃(7)、第二窗口玻璃(8)、第三窗口玻璃(18)，分别密封发射光学单元、前向散射探测单元和侧后向探测单元。

6.根据权利要求1所述的散射式云粒子探测器光学系统，其特征是：前向散射光收集透镜(9)所成的接收立体角为4-13°，侧后向散射光收集透镜(20)所成的接收立体角为128.5-141.5°。

7.根据权利要求1所述的散射式云粒子探测器光学系统，其特征是：第一窄带滤光片(10)和第二窄带滤光片(19)的中心透过波长为685nm，带宽为10nm，带宽内透过率为99％。

8.根据权利要求1所述的散射式云粒子探测器光学系统，其特征是：全反镜(11)为685nm 45°全反，中心有一方孔，能够让激光的直射光直接通过，照射在探测器(12)上，用于监测激光器能量的抖动。

9.根据权利要求1所述的散射式云粒子探测器光学系统，其特征是：会聚透镜(13)将粒子散射光信号会聚到分光棱镜(14)，分光棱镜(14)将散射光信号分为3∶1两部分，分送给探测器第二光电探测器(15)和第三光电探测器(17)。