[实用新型]机载对流层CO2垂直柱浓度激光主动遥测系统

权利要求书

1.一种机载对流层CO₂垂直柱浓度激光主动遥测系统，其特征在于，采用飞行器承载而 进行对流层大气CO₂柱浓度激光主动遥测，包括：

信号发生器，其输出锯齿波信号和同步触发信号；

激光源模块，其后端连接至所述信号发生器，其提供一束激光，该激光由所述锯齿波信 号进行调谐，其波长能够扫描CO₂气体吸收跃迁谱线；

光纤分束器，位于所述激光源模块的光路后端，其将由所述激光源模块提供的激光分 束为四路，其中的第一路返回至激光源模块以调节激光的中心波长；

激光收发单元，位于所述光纤分束器在第二方向的光路后端，其将由光纤分束器分束 获取的第二路激光对地面发射，其获取相应与该第二路激光的回波信号，该回波信号包含 激光收发单元与地面之间空气中CO₂气体对激光的吸收光谱信息；

时频转换模块，位于所述光纤分束器在第三方向的光路后端，其将由光纤分束器分束 获取的第三路激光进行时频转换，得到干涉信号；

功率监测模块，位于所述光纤分束器在第四个方向的光路后端，其监测由光纤分束器 分束获取的第四路激光的强度变化，获取光强参考信号，该光强参考信号作为无CO₂吸收的 参考信号；

数据采集模块，连接至所述信号发生器、激光收发单元、时频转换模块和功率监测模 块，其在所述信号发生器发出的同步触发信号的触发下收集：由激光收发单元获取的回波 信号；由时频转换模块获取的干涉信号；由功率监测模块获取的光强参考信号；

GPS定位模块，连接至所述信号发生器，其在所述信号发生器发出的同步触发信号的触 发下获取飞行器的实时位置信息；以及

上位机，连接至所述数据采集模块和GPS定位模块，其结合所述回波信号、干涉信号、光 强参考信号进行反演计算，得到对流层大气CO₂柱浓度信息，结合实时位置信息，获取对流 层大气CO₂柱浓度的区域分布。

2.根据权利要求1所述的机载对流层CO₂垂直柱浓度激光主动遥测系统，其特征在于，所 述信号发生器、激光源模块、光纤分束器、时频转换模块、功率监测模块、数据采集模块和 GPS定位模块被集成至系统主机中，外侧设置防震机箱；

所述激光收发单元独立于系统主机和上位机设置，并通过光纤接口与系统主机光路连 通，通过BNC接口与系统主机进行通信；上位机分别与系统主机内的数据采集模块和GPS定 位模块进行通信。

3.根据权利要求1所述的机载对流层CO₂垂直柱浓度激光主动遥测系统，其特征在于，所 述激光源模块包括：电流控制器、DFB激光器和光纤放大器，其中：

所述电流控制器，其后端连接至所述信号发生器，其前端连接至所述DFB激光器，其中， 该电流控制器利用所述信号发生器输出的锯齿波信号作为其调制信号，将DFB激光器的波 长调谐到能够扫描CO₂气体吸收跃迁谱线的位置；

所述DFB激光器，其利用该电流控制器输出的电流产生种子激光；

所述光纤放大器，其后端通过光纤连接至所述DFB激光器，其前端通过光纤连接至所述 光纤分束器，该光纤放大器将所述DFB激光器产生的所述种子激光放大至预设功率，并将该 激光输出至所述光纤分束器。

4.根据权利要求3所述的机载对流层CO₂垂直柱浓度激光主动遥测系统，其特征在于，所 述激光源模块还包括：锁频模块、温度控制器，其中：

所述锁频模块，位于所述光纤分束器在第一方向的光路后端，其检测由光纤分束器分 束获取的第一路激光的中心波长；

所述温度控制器，其后端连接至所述锁频模块，其前端连接至所述DFB激光器，该温度 控制器通过调节所述DFB激光器的温度而使其输出激光的中心波长稳定在CO₂气体的吸收 谱线的中心位置。

5.根据权利要求4所述的机载对流层CO₂垂直柱浓度激光主动遥测系统，其特征在于，所 述激光源模块中，所述温度控制器和电流控制器分立设置或一体化设置。