[发明专利]一种自校正转动拉曼激光雷达测温系统及其反演方法

说明书

本发明公开的自校正转动拉曼激光雷达测温系统及其反演方法，包括依次连接的脉冲激光器和准直扩束器，沿准直扩束器的光路出射方向依次设置有分光镜、反射镜，分光镜反射光路方向上设置有光电检测器，还包括有望远镜，望远镜的输出光口固定有光纤耦合器，反射镜位于望远镜的筒口处，光纤耦合器依次连接有一级光谱分光系统、二级光谱分光的相对探测系统、系统控制处理平台，一级光谱分光系统和系统控制处理平台之间还连接有二级光谱分光的绝对探测系统，系统控制处理平台分别与脉冲激光器、光电检测器连接。兼具相对探测距离远和绝对探测无需校正的优势，具备白天探测的能力，能实现自校正全天时的大气温度遥感探测。

技术领域

本发明属于遥感测温系统技术领域，涉及一种自校正转动拉曼激光雷达测温系统，本发明还涉及上述自校正转动拉曼激光雷达测温系统的反演方法。

背景技术

大气温度是重要的大气状态参数之一，目前，由于转动拉曼激光雷达利用大气的拉曼散射信号反演大气温度，可消除大气底层气溶胶消光影响，因此特别适用于探测对流层大气温度廓线。但是，现有转动拉曼激光雷达系统都需要无线电探空仪等并行设备的实验数据进行数据校正，这不利于转动拉曼激光雷达作为独立仪器进行大气温度探测，限制了转动拉曼激光雷达的实用化进程。

而目前绝对探测大气温度的转动拉曼激光雷达技术，将并行仪器校正转换为室内实验调整校正，利用多路转动拉曼光谱信号，通过转动拉曼光谱包络直接反演大气温度。虽然解决了转动拉曼激光雷达需要并行仪器校正的问题，但是由于该系统采用单模光纤的光纤光栅技术，很难将探测距离延伸至对流层顶。另外，由于该系统没有高效率地滤除太阳背景噪声，不能开展白天温度廓线的遥感探测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自校正转动拉曼激光雷达测温系统，能够独立进行全天时的大气温度遥感探测。

本发明所采用的技术方案是，一种自校正转动拉曼激光雷达测温系统，包括依次连接的脉冲激光器和准直扩束器，沿准直扩束器的光路出射方向依次设置有分光镜、反射镜，分光镜反射光路方向上设置有光电检测器，

还包括有望远镜，望远镜的输出光口固定有光纤耦合器，反射镜位于望远镜的筒口处，光纤耦合器依次连接有一级光谱分光系统、二级光谱分光的相对探测系统、系统控制处理平台，一级光谱分光系统和系统控制处理平台之间还连接有二级光谱分光的绝对探测系统，系统控制处理平台分别与脉冲激光器、光电检测器连接。

本发明的特点还在于，

光纤耦合器通过接收光纤与一级光谱分光系统连接，一级光谱分光系统通过第一连接光纤与二级光谱分光的相对探测系统连接，一级光谱分光系统通过第二连接光纤与二级光谱分光的绝对探测系统连接；系统控制处理平台通过第一连接电缆与二级光谱分光的绝对探测系统连接；系统控制处理平台通过第二连接电缆与二级光谱分光的相对探测系统连接，系统控制处理平台通过第三连接电缆与光电检测器连接，系统控制处理平台通过第四连接电缆与脉冲激光器连接。

接收光纤、第一连接光纤及第二连接光纤均为多模光纤，且其纤芯直径为0.4mm，数值孔径为0.22mm。

一级光谱分光系统包括沿出射光路方向依次设置的第一准直透镜、F-P光谱梳滤光器、第一会聚透镜、小孔光阑、第二准直透镜及第一衍射光栅，第一准直透镜位于一级光谱分光系统上靠近接收光纤的位置，第一连接光纤和第二连接光纤的输入端面与小孔光阑均位于第二准直透镜的焦平面上。

第一连接光纤和第二连接光纤的纤芯中心呈对称设置，小孔光阑中心与第二准直透镜焦点连线的延长线为第一连接光纤和第二连接光纤的对称线。

一级光谱分光系统包括沿出射光路方向依次设置的第一准直透镜、F-P光谱梳滤光器、长波通二向色镜及第二会聚透镜，长波通二向色镜反射光路方向上设置有第三会聚透镜；