[实用新型]双波长激光雷达测气溶胶系统

说明书

本公开提供了一种双波长激光雷达测气溶胶系统。该系统包括：发射光路，其向大气发射532nm和1064nm两种波长的探测激光；接收光路，其接收探测激光经过大气气溶胶颗粒物的后向散射光，从该后向散射光分离出两种波长的信号光，将其转换为电信号；以及控制与数据获取装置，其控制发射光路发射探测激光并存储接收光路由后向散射光获得的对应两种波长激光的电信号数据。本公开增加了1064nm波长的探测，使得可以探测大气中的大气气溶胶更为广泛，如浮沉气溶胶、大颗粒沙尘气溶胶。同时，还可以提高污染垂直结构数据的精度，提高污染时间的预警准确性。

技术领域

本公开涉及环境监测及光学技术领域，尤其涉及一种双波长激光雷达测气溶胶系统。

背景技术

目前我国大气污染事件频发，重污染天气严重影响到公众出行与健康，已引起全社会关注。大气作为开放空间，污染除来自于本地排放之外，周边的输送影响也是大气污染的重要贡献之一。根据过去历史研究表明，就北京而言，外来输送对北京本地污染物浓度的年均贡献量可达30％。重污染期间，外来影响的贡献量更可高达70-80％。常规的地面观测无法获取污染的垂直结构，而垂直结构却可对污染来源有很好的前瞻性，可很好地对污染事件进行预警。

然而，传统的激光雷达测气溶胶系统仅采用532nm的探测激光进行探测，对气溶胶粒径的观测尺度有限，污染垂直结构数据的精度差，导致对污染事件的监测不足。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种双波长激光雷达测气溶胶系统，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

本公开提供了一种双波长激光雷达测气溶胶系统，包括：发射光路，其向大气发射532nm和1064nm两种波长的探测激光，包括：触发器、激光系统、扩束镜和反射镜；其中，激光系统包括：脉冲激光器和谐波发生器；在触发器的触发下，脉冲激光器发出波长为1064nm的激光，该激光经过谐波发生器形成532nm和1064nm双波长通道共线透射激光，该双波长通道共线透射激光经扩束镜和反射镜后射入大气，形成探测激光；接收光路，其接收探测激光经过大气气溶胶颗粒物的后向散射光，从该后向散射光分离出两种波长的信号光，将其转换为电信号；以及控制与数据获取装置，其控制发射光路发射探测激光并存储接收光路由后向散射光获得的对应两种波长激光的电信号数据。

在本公开的一些实施例中，脉冲激光器为闪光灯泵浦的Nd:YAG激光器。

在本公开的一些实施例中，接收光路包括：望远镜、二向色镜、光电二极管、偏振棱镜，以及两个光电倍增管；其中，望远镜接收探测激光经过大气气溶胶颗粒物的后向散射光，该反向散射光由二向色镜分离出532 nm的出射光和1064nm的出射光：

(1)对于532nm出射光，经由偏振棱镜分离出水平偏振分量和垂直偏振分量，分别由相应的光电倍增管转换为电信号，送入控制与数据获取装置。

(2)对于1064nm出射光，经由光电二极管转换为电信号，送入控制与数据获取装置。

在本公开的一些实施例中，望远镜为施密特卡塞格伦望远镜。

在本公开的一些实施例中，在接收光路中：望远镜和二向色镜中间还设置有小孔光阑和校准透镜；光电二极管和光电倍增管的光路前方，设置有可滤除背景太阳辐射的干涉滤光片。

在本公开的一些实施例中，发射光路、接收光路以及光电倍增管的调节器和驱动电源被组装至一光学安装板并封装于一整体舱室内。

在本公开的一些实施例中，扩束镜为5倍扩束镜。