[实用新型]一种高光谱激光雷达探测系统

说明书

本实用新型公开了一种高光谱激光雷达探测系统，该激光雷达探测系统由激光器发射出激光依次经扩束镜、FP标准具、第一分束镜、第一波片后垂直进入大气；望远镜接收大气后向散射信号后，再依次经45°全反镜、小孔、准直镜、滤光片、第二波片到达半透镜，由半透镜将信号分为两路，一路为半透镜反射信号直接经第一汇聚透镜进入第一光电探测器，另一路为半透镜透过信号依次经FP标准具、第二分束镜和第二汇聚透镜后进入第二光电探测器；第一光电探测器和第二光电探测器分别通过信号采集模块与主控系统相连。本实用新型利用FP标准具进行大气分子瑞利散射信号和气溶胶米散射信号的分离，提高气溶胶光学参数探测的精确度。

技术领域

本实用新型属于大气科学领域，具体涉及一种高光谱激光雷达探测系统。

背景技术

广义来说，大气气溶胶一般来说是指半径范围为10^-3~10²um的悬浮在大气中的固态和液态微粒，如植物、土壤尘埃、烟雾、海浪和氟化物等。大气气溶胶对光传输、环境以及气候等有着严重的影响。例如，它可以通过吸收和散射太阳光影响地表温度；其次，气溶胶在晕的形成过程中扮演凝结核的角色，可以通过影响云的光学特性、云量以及云的寿命进而影响降水；再次，煤炭燃烧以及工业废气排放产生的气溶胶会引起酸雨而导致环境恶化。因此，对气溶胶的准确探测具有着重要的科学和现实意义。

激光雷达作为一种重要的遥感手段，是通过分析远距离目标与激光束之间相互作用的回波信号来获取目标性质的一种光学设备。由于其探测距离远，探测精度高等优点，激光雷达在探测气溶胶领域已成为一种不可或缺的设备。但是传统的激光雷达在探测气溶胶光学参数时由于受到大气分子瑞利散射信号的干扰，必须借助雷达系数这一假设才能反演气溶胶光学参数，因此，其探测准确度受限。相比于传统的激光雷达，高光谱激光雷达在气溶胶探测精度上具有明显优势，比如碘分子高光谱激光雷达对气溶胶有着很高的探测精度，但是这种高光谱激光雷达存在一些弊端，这种高光谱激光雷达使用的是单纵模激光器和高分辨光谱器件，系统复杂、价格昂贵。振动拉曼激光雷达也可以较为准确的反演气溶胶光学参数，但其受太阳背景光影响大，白天很难工作。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种成本低、结构简单的高光谱激光雷达。

为了达到上述目的，本实用新型通过使用传统的非种子注入Nd：YAG激光器外加一个法布里-珀罗干涉仪（FP标准具）实现高光谱激光雷达对气溶胶的探测。

本实用新型提供了一种高光谱激光雷达探测系统，包括激光器、扩束镜、FP标准具、第一分束镜、第一分束镜、第一波片、望远镜、45°全反镜、小孔、准直镜、滤光片、第二波片、半透镜、FP标准具、第二分束镜、第一汇聚透镜、第二汇聚透镜、第一光电探测器、第二光电探测器、信号采集模块、主控系统；所述激光器发射出激光依次经扩束镜、FP标准具、第一分束镜、第一波片后垂直进入大气；所述望远镜接收大气后向散射信号后，再依次经45°全反镜、小孔、准直镜、滤光片、第二波片到达半透镜，由半透镜将信号分为两路，一路为半透镜反射信号直接经第一汇聚透镜进入第一光电探测器，另一路为半透镜透过信号依次经所述FP标准具、第二分束镜和第二汇聚透镜后进入第二光电探测器；所述第一光电探测器和第二光电探测器分别通过信号采集模块与主控系统相连。

优选的，激光器采用YAG激光器。

优选的，望远镜采用200mm的卡塞格林望远镜，其焦距为2032mm。

优选的，光电探测器采用H10682-110型号的光电倍增管。

优选的，信号采集模块采用P7882型号的光子计数卡。

优选的，FP标准具的自由光谱范围为2GHz。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

本实用新型利用FP标准具进行大气分子瑞利散射信号和气溶胶米散射信号的分离，提高气溶胶光学参数探测的精确度；