[发明专利]天基CO2

权利要求书

1.一种天基CO₂通量激光探测装置，其特征在于，所述装置包括激光模块、收发模块以及解算模块；

所述激光模块包括主激光器、第一单频激光器、第二单频激光器及光开关；所述主激光器的输出波长为CO₂吸收峰波长，所述第一单频激光器的输出波长由所述CO₂吸收峰波长进行天基平台对应的多普勒频移补偿得到，所述第二单频激光器的输出波长远离所述CO₂吸收峰波长；所述光开关用于控制交替发出所述第一单频激光器、所述第二单频激光器的输出激光；

所述收发模块包括光学收发装置及伺服系统，所述光学收发装置用于将所述输出激光发射至测量区域，以及接收所述测量区域的回波信号；所述伺服系统用于控制所述光学收发装置的出射角度；

所述解算模块用于根据所述回波信号进行信号处理解算得到所述测量区域的风场廓线信息及CO₂浓度廓线信息，并根据所述风场廓线信息及所述CO₂浓度廓线信息计算得到CO₂通量数据。

2.根据权利要求1所述的天基CO₂通量激光探测装置，其特征在于，所述激光模块还包括：脉冲激光器及激光放大器；

所述光开关、所述脉冲激光器、所述激光放大器、所述光学收发装置沿光路依次设置；

所述脉冲激光器用于将所述光开关输出的连续激光转换为脉冲激光输出；

所述激光放大器用于将所述脉冲激光放大至探测所需功率。

3.根据权利要求1所述的天基CO₂通量激光探测装置，其特征在于，所述CO₂吸收峰波长λ_peak，所述天基平台对应的多普勒频移对应波长为Δλ₁，所述第二单频激光器的输出波长与所述CO₂吸收峰波长的差值为Δλ₂；

根据跟随锁定技术将所述第一单频激光器的输出波长λ_ON 锁定至λ_peak+Δλ₁，以及将所述第二单频激光器的输出波长λ_OFF 锁定至λ_peak+Δλ₂。

4.根据权利要求1-3任一项所述的天基CO₂通量激光探测装置，其特征在于，所述伺服系统用于控制所述光学收发装置将所述输出激光前向发射至所述测量区域，以及将所述输出激光后向发射至所述测量区域；所述前向发射的角度与所述后向发射的角度相同；

所述光学收发装置用于接收前向发射至所述测量区域的回波信号，以及接收后向发射至所述测量区域的回波信号。

5.根据权利要求1所述的天基CO₂通量激光探测装置，其特征在于，所述解算模块包括风场廓线解算单元、CO₂浓度廓线解算单元及CO₂通量解算单元；所述风场廓线解算单元用于根据所述回波信号进行信号处理解算得到所述测量区域的风场廓线信息；所述CO₂浓度廓线解算单元用于根据所述回波信号解算得到所述测量区域的CO₂浓度廓线信息；或者，

所述解算模块包括信号处理单元及CO₂通量解算单元；所述信号处理单元用于根据所述回波信号进行信号处理解算得到所述测量区域的风场廓线信息及CO₂浓度廓线信息；

所述CO₂通量解算单元用于根据所述风场廓线信息及所述CO₂浓度廓线信息计算得到CO₂通量数据。

6.根据权利要求5所述的天基CO₂通量激光探测装置，其特征在于，所述解算模块还包括分光装置；

所述分光装置用于将所述测量区域的回波信号分成两路并进行光电转换，将两路电信号分别输入所述风场廓线解算单元及所述CO₂浓度廓线解算单元。