[发明专利]一种精确实现激光汤姆逊散射信号收集的方法及装置

权利要求书

1.一种精确实现激光汤姆逊散射信号收集的装置，其特征在于，包括：

用于发出激光束的激光光源、信号收集透镜组、光纤阵列、信号传输光纤束、光栅光谱仪及二维探测器；

所述信号传输光纤束经分束整理并由不锈钢外壳固定后形成固定次序排列的所述光纤阵列；

所述光纤束上下逐个排列在光纤支架上，每束光纤束的端面分为第一端面和第二端面两种类型，第一端面和第二端面均为矩形端面，且第一端面和第二端面高度相同，第一端面的宽度是第二端面的一半；

所述的光纤阵列的各个光纤接收端分别接收经收集透镜组成像收集的激光汤姆逊散射信号，所述的信号传输光纤束的另一端耦合输入光栅光谱仪及二维探测器。

2.根据权利要求1所述的一种精确实现激光汤姆逊散射信号收集的装置，其特征在于：

所述的光纤阵列的各个端面平整，所述的矩形端面中有四个端面的类型是第一端面，其余端面类型为第二端面，上述四个端面分为两组，每组两个端面上下相邻排列，且所述上下相邻排列的两个端面分布在端面中轴线左右各一个。

3.根据权利要求1所述的一种精确实现激光汤姆逊散射信号收集的装置，其特征在于：

所述的用于发出激光束的激光光源为强脉冲激光光源，脉冲强度大于3焦耳。

4.根据权利要求1所述的一种精确实现激光汤姆逊散射信号收集的装置，其特征在于：

信号收集透镜组是大口径信号收集透镜，口径尺寸大于20厘米。

5.根据权利要求1所述的一种精确实现激光汤姆逊散射信号收集的装置，其特征在于：

有机械机构连接远程控制系统，实现光纤阵列的空间位置和角度精确调节。

6.根据权利要求1所述的一种精确实现激光汤姆逊散射信号收集的装置，其特征在于：

信号传输光纤束信号输出端的光纤端面排列方式为：每束光纤的上下排列顺序和所述光纤阵列各光纤对应关系不变，即光纤阵列接收端的第一端面对应光纤束信号输出端的第一输出端面，光纤阵列接收端的第二端面对应光纤束信号输出端的第二输出端面；所述光纤阵列接收端的第一端面与光纤束信号输出端的第一输出端面的形状相同，所述光纤阵列接收端的第二端面与光纤束信号输出端的第二输出端面的形状相同，且光纤束信号输出端各第一、第二输出端面作90度旋转后依次上下紧密排列，由光栅光谱仪的二维探测器接收并测量二维散射谱信号。

7.根据权利要求1所述的一种精确实现激光汤姆逊散射信号收集的装置，其特征在于：所述的光纤阵列设于三维光纤支架上，三维光纤支架与精密步进电机连接，所述的步进电机与控制系统连接。

8.一种利用权利要求1的装置精确实现激光汤姆逊散射信号收集的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、激光汤姆逊散射信号经透镜组分别入射至光纤阵列的接收端面，并经过信号传输光纤束的传输后耦合进入光栅光谱仪及二维探测器；

步骤2、数据采集系统对每束光纤的信号采集并进行数据处理；

步骤3、对四束第一输出端面的光纤的散射信号强度经计算对比，得出线性激光束经透镜组成像后和光纤阵列的平行度和偏移量；根据偏移量数据，控制系统通过调节光纤阵列支架的空间位置和角度，实现偏移量的消除。

9.根据权利要求8所述的精确实现激光汤姆逊散射信号收集的方法，其特征在于，包括如下方法：

基于光纤阵列端面宽度为d的高传输效率光纤束来传输散射信号，两点确定一条直线，对于每一点而言，激光束经收集透镜组成像后完全被光纤阵列端面接收的条件是其中s1和s2为一组上下相邻的第一输出端面的两束光纤获得的有效散射信号强度；d为光纤阵列的光纤端面宽度；w是激光束经收集透镜组成像在接收光纤端面处的宽度，其中wd。