[发明专利]一种基于体布拉格光栅的单支谱测温激光雷达系统

权利要求书

1.一种基于体布拉格光栅的单支谱测温激光雷达系统，其特征在于，包括：

种子激光器(SEL)、固体激光器(SOL)、扩束镜(BE)、第一45°反射镜(RM1)、第二45°反射镜(RM2)、第三45°反射镜(RM3)、第四45°反射镜(RM4)、望远镜(TE)、可调光阑(IRIS)、准直透镜(L4)、第一温度控制系统(TC1)、第一体布拉格光栅(VBG1)、第一反射镜(RM5)、第三干涉滤光片(IF3)、第三会聚透镜(L3)、第三探测器(PMT3)、第二温度控制系统(TC2)、第二体布拉格光栅(VBG2)、第二反射镜(RM6)、第二干涉滤光片(IF2)、第二会聚透镜(L2)、第二探测器(PMT2)、第一干涉滤光片(IF1)、第一会聚透镜(L1)、第一探测器(PMT1)、三通道瞬态记录仪(LICEL)、计算机(PC)；

所述的种子激光器(SEL)、固体激光器(SOL)、扩束镜(BE)、第一45°反射镜(RM1)、第二45°反射镜(RM2)、第三45°反射镜(RM3)依次通过光路串连组成发射单元，所述发射单元将极窄线宽的532.083nm激光铅锤导向天顶与大气分子和气溶胶粒子发生作用；

所述的望远镜(TE)、可调光阑(IRIS)、第四45°反射镜(RM4)、准直透镜(L4)、第一温度控制系统(TC1)、第一体布拉格光栅(VBG1)、第一反射镜(RM5)、第三干涉滤光片(IF3)、会聚透镜(L3)、第三探测器(PMT3)、第二温度控制系统(TC2)、第二体布拉格光栅(VBG2)、第二反射镜(RM6)、第二干涉滤光片(IF2)、会聚透镜(L2)、第二探测器(PMT2)、第一干涉滤光片(IF1)、会聚透镜(L1)、第一探测器(PMT1)依次通过光路串连组成光学接收单元，所述光学接收单元用于接收激光与大气分子和气溶胶发生作用产生的后向散射光；

所述的三通道瞬态记录仪(LICEL)为信号采集单元，瞬态记录仪同时以模拟和光子计数两种模式记录探测器探测的数据，并实时传输至控制单元；

所述计算机(PC)为控制单元，对采集数据进行实时存储，并通过时序电路保障整个雷达系统有序工作。

2.根据权利要求1所述的基于体布拉格光栅的单支谱测温激光雷达系统，其特征在于，

所述发射单元采用种子注入的固体激光器(SOL)发射单脉冲能量～900mJ，重复频率30Hz，线宽0.006cm^-1的532.083nm激光经第一45°反射镜(RM1)、第二45°反射镜(RM2)、第三45°反射镜(RM3)后于望远镜正上方铅锤导向天顶；所述光学接收单元和所述信号采集单元由两个Raman通道和一个弹性通道组成，分别提取弹性回波信号和N₂分子Stokes纯转动Raman谱J＝4和14的两支单谱线信号，对532.083nm附近的光产生优于7个量级的抑制，对邻近O₂分子谱线信号产生～2个量级的抑制；雷达系统视场～0.5mrad，弹性通道带宽为0.3nm，两个Raman通道带宽为～124pm，具备全天时工作能力，能有效减小雷达高度探测盲区。

3.根据权利要求1所述的基于体布拉格光栅的单支谱测温激光雷达系统，其特征在于，

所述种子激光器(SEL)产生极窄线宽的1064nm基频光；1064nm基频光经光纤导入所述固体激光器(SOL)内，经所述固体激光器(SOL)放大级放大和倍频晶体倍频得到放大倍频后激光，放大倍频后激光的特性为：单脉冲能量为900mJ，重复频率为30Hz，线宽小于0.006cm^-1，激光光束直径为532.083nm；所述扩束镜(BE)为8倍扩束，将激光光束直径为532.083nm的放大倍频后激光进行8倍倍率扩束，并以8倍倍率压缩放大倍频后激光的光束发散角，得到扩束后激光。

4.根据权利要求1所述的基于体布拉格光栅的单支谱测温激光雷达系统，其特征在于，

所述的第一45°反射镜(RM1)、第二45°反射镜(RM2)、第三45°反射镜(RM3)组成光束转折系统，将扩束后激光进行光束转折处理，以99％的反射率将激光器发射的扩束后532.083nm水平激光导入所述望远镜(TE)正上方并垂直射向天顶与大气物质发生作用。