[发明专利]一种用于环境监测激光雷达高光谱分光装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于环境监测激光雷达高光谱分光装置及方法，包括视场光阑、非球面准直反射镜、光栅、第一聚焦反射镜、第二聚焦反射镜、第三聚焦反射镜、第一微孔光阑、第二微孔光阑、第三微孔光阑，所述视场光阑、非球面准直反射镜、光栅、第一聚焦反射镜、第二聚焦反射镜、第三聚焦反射镜、第一微孔光阑、第二微孔光阑、第三微孔光阑分别固定于固定安装板上，所述视场光阑与非球面准直反射镜相对设置，且位于所述非球面准直反射镜前面固定安装有微孔光阑，所述非球面准直反射镜焦点位置与光栅对应，所述光栅底部固定设有光栅固定架，所述光栅与所述第一聚焦反射镜、第二聚焦反射镜、第三聚焦反射镜对应。

技术领域

本发明涉及大气环境遥感监测技术领域，特别涉及一种用于环境监测激光雷达高光谱分光装置及方法。

背景技术

大气成分环境激光雷达通常基于差分吸收技术原理，系统向大气中发射两个波长非常接近的激光束，其中一束激光的波长位于待测气体吸收强的位置，而另一束波长位于待测气体吸收较弱或无吸收的位置，气体分子和气溶胶对两束激光的消光系数和后向散射作用基本相同，可根据两个波长的回波信号确定共同路径上的待测气体分子浓度，激光器发射λ₁、λ₂和λ₃激光，这三个紫外激光束激光经扩束、准直后垂直发射到大气中，与大气气溶胶发生Mie散射和与大气分子发生Rayleigh散射，其后向散射光被接收望远镜所接收。望远镜接收后的通过分光系统进行分光，将不同波长的激光分光后，通过光电倍增管进行光电转换，最后由采集卡采集数据保存在计算机中，通过软件处理获取待测气体浓度。

然而传统分光系统采用分光镜分光法，即通过在基片上镀膜制作分光镜，一个分光镜无法分离出三个波长，分离出三个波长需要要两个分光镜，三个波长最小波长差为几十纳米，波长之间干扰不可忽视，另外，由于太阳光干扰，必须安装窄带干涉滤光片，将干扰光滤除。带宽小于1nm的窄带滤光片多数依赖于进口，且价格昂贵。

基于以上因素，本申请人为了提高谱分辨率，同时大大降低成本，提出一种用于环境监测激光雷达高光谱分光装置及方法，来解决上述所提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于环境监测激光雷达高光谱分光装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：一种用于环境监测激光雷达高光谱分光装置，包括视场光阑、非球面准直反射镜、光栅、第一聚焦反射镜、第二聚焦反射镜、第三聚焦反射镜、第一微孔光阑、第二微孔光阑、第三微孔光阑，所述视场光阑、非球面准直反射镜、光栅、第一聚焦反射镜、第二聚焦反射镜、第三聚焦反射镜、第一微孔光阑、第二微孔光阑、第三微孔光阑分别固定于固定安装板上；

所述视场光阑与非球面准直反射镜相对设置，且位于所述非球面准直反射镜前面固定安装有微孔光阑；

所述非球面准直反射镜焦点位置与光栅对应，所述光栅底部固定设有光栅固定架；

所述光栅与所述第一聚焦反射镜、第二聚焦反射镜、第三聚焦反射镜对应；

所述第一微孔光阑后对应设置有偏振棱镜，偏振棱镜固定于固定板上，且偏振棱镜后固定设有第三探测器，所述第三探测器固定于固定板上，位于所述偏振棱镜上方对应设有第四探测器，第四探测器固定于固定板上；

所述第一微孔光阑后安装准直透镜，准直透镜位于第一微孔光阑与偏振棱镜之间，准直透镜焦点位置与第一微孔光阑中心重合。

进一步地，所述微孔光阑中心开设有微孔，所述非球面准直反射镜的焦点位置与微孔光阑中心重合。

进一步地，所述非球面准直反射镜为离轴抛物面反射镜，入射光经非球面准直反射镜准直后与入射光成一定角度反射到光栅上。

进一步地，所述第一聚焦反射镜、第二聚焦反射镜、第三聚焦反射镜反射的光信号聚到第一微孔光阑、第二微孔光阑、第三微孔光阑中心；