[发明专利]一种紫外纯转动拉曼测温激光雷达系统

摘要

本发明公开了一种紫外纯转动拉曼测温激光雷达系统。该激光雷达系统由发射单元、光学接收和双光栅多色仪单元以及光电转换与控制单元组成。发射单元采用种子注入的固体激光器输出极窄线宽的354.7nm紫外激光并导向天顶；光学接收和双光栅多色仪单元用于收集来自大气物质的后向散射光，并能以0.2 nm的谱分辨率对散射光谱中的纯转动拉曼谱进行提取，利用纯转动拉曼谱线强度随温度的变化得到大气温度的信息。光电转换与控制单元保障整个雷达系统有序工作。本发明的紫外纯转动拉曼激光雷达是让雷达工作在紫外波段，这样可以明显降低太阳背景光，可用于大气温度的全天时测量。

主权项

一种紫外纯转动拉曼测温激光雷达系统，包括发射单元、光学接收和双光栅多色仪单元以及光电转换与控制单元，其特征在于：所述发射单元包括种子激光器、Nd:YAG固体激光器、扩束器、折反镜；固体激光器产生的354.7nm的紫外激光，经过扩束器进行5倍扩束后由折反镜反射到大气中；所述光学接收和双光栅多色仪单元按照光线路径依次包括望远镜、小孔光阑、准直透镜、45度反射镜、带通滤光片、透镜、光纤1、光纤模式混合器、光纤2、双光栅多色仪；激光与大气相互作用的后向散射光由卡塞格林式望远镜接收后，被汇聚到放置在望远镜焦平面的小孔光阑上，经过小孔光阑的光通过准直透镜转化成准平行光，准平行光被45度反射镜反射到一片中心波长354.7nm ，在350‑360nm的平均透过率大于90%的带通滤光片，由带通干涉滤光片出射的光被透镜耦合进芯径为1000μm ，数值孔径为0.22 的光纤1，光纤1出射光通过光纤模式混合器导入芯径为600μm，数值孔径为0.22 的光纤2中，光纤2将回波信号导入双光栅多色仪用于提取纯转动拉曼信号，测量大气温度；所述光电转换与控制单元包括光子计数器、计算机；双光栅多色仪输出的光信号通过光电倍增管与光子计数器连接，光子计数器与计算机连接。