專利名稱：車載式雙波長米散射激光雷達的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光雷達，更具體的說是一種米散射激光雷達。
背景技術(shù)：
激光雷達是以激光為光源，通過探測激光與大氣相互作用的輻射信號來遙感大氣。激光與大氣的相互作用，產(chǎn)生包含氣體分子和氣溶膠粒子有關(guān)信息的輻射信號，利用反演的方法就可以從中得到關(guān)于氣體分子和氣溶膠粒子的信息。
目前，探測氣溶膠的米散射激光雷達系統(tǒng)有如下幾種一、單波長米散射激光雷達；只能獲得單一波長的大氣氣溶膠消光系數(shù)，無法反演Angstrom系數(shù)等反應(yīng)氣溶膠粒子的尺度特性，而且在反演氣溶膠消光系數(shù)的方法上必須設(shè)立種種假定。
二、微脈沖激光雷達；由于微脈沖激光雷達輸出能量在μJ量級，依靠高重復(fù)率(數(shù)千Hz)提高探測信噪比，因此探測時間長，白天探測高度也僅到6km左右，而且如果其過長的幾何重疊因子(4km左右)不能精確確定，會給氣溶膠探測結(jié)果帶來較大的誤差。
三、現(xiàn)有的雙波長米散射激光雷達；目前，雙波長米散射激光雷達的大氣氣溶膠探測大多局限在5km以下的邊界層，通常為地基式，只能進行固定點的大氣氣溶膠的觀測，無法滿足不同地區(qū)進行外場作業(yè)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種車載式雙波長米散射激光雷達(Dual WavelengthLidar簡稱DWL)，可用于白天和夜間進行大氣水平能見度的探測；在白天或夜間不同地區(qū)1064nm和532nm兩個波長氣溶膠光學(xué)性質(zhì)的探測研究，其有效探測范圍覆蓋了整個對流層；由不同波長的氣溶膠消光系數(shù)可以反演反應(yīng)氣溶膠粒子尺度的Angstrom系數(shù)；在反演氣溶膠消光系數(shù)的方法上克服了單一波長處理時必須設(shè)立的種種假定的不足。
本發(fā)明的技術(shù)實現(xiàn)方案如下車載式雙波長米散射激光雷達，由激光發(fā)射單元、接收光學(xué)和后繼光學(xué)單元、信號探測和采集單元及系統(tǒng)運行控制單元組成。其特征在于激光器上安裝有倍頻頭，激光器前方安裝有光闌，激光經(jīng)過導(dǎo)光裝置射入大氣的方向和接收望遠鏡光軸平行；接收望遠鏡安裝在平臺支架上可以作俯仰掃描，接收望遠鏡后安裝有光闌，望遠鏡接收的兩個波長的大氣后向散射光信號通過光纖耦合器進入光纖，從光纖出來的光信號經(jīng)球面鏡反射到全反射鏡上，從全反射鏡反射出來的光信號，依次經(jīng)過安裝在平臺上的分色分束鏡、分色鏡、分束鏡，最終形成四路光信號，分別經(jīng)光電倍增管接收，光電倍增管后接放大器，放大器接置于工控機中的A/D卡或光子計數(shù)卡。
所述的車載式雙波長米散射激光雷達，其特征在于所述的全反射鏡和分色分束鏡夾角為90度，分色分束鏡、分色鏡、分束鏡相互平行，從球面鏡反射出來的光入射到全反射鏡的角度為45度。
所述的車載式雙波長米散射激光雷達，其特征在于所述的激光器前方安裝有一個全反射鏡，激光經(jīng)該全反射鏡反射后，再經(jīng)過依次相互平行、鏡面相對的四個全反射鏡反射，光軸和接收望遠鏡平行。
所述的車載式雙波長米散射激光雷達，其特征在于所述的激光器為Nd:YAG激光器，接收望遠鏡為Cassegrain型，分色分束鏡對532nm光全透，對1064nm光90％反射，對1064nm光10％透過；分色鏡對532nm光全透，對1064nm光全反射；分束鏡對532nm光90％透過，對532nm光10％反射。
所述的車載式雙波長米散射激光雷達，其特征在于所述的分色分束鏡、分色鏡、分束鏡表面都鍍了介質(zhì)膜，在分色分束鏡和光電倍增管之間光路中安裝有濾光片、透鏡，在分色鏡與光電倍增管之間光路中安裝有濾光片、透鏡、衰減片，在分束鏡出射方向與光電倍增管之間光路中安裝有濾光片、衰減片，在分束鏡透射方向與光電倍增管之間光路中安裝有濾光片，所述的濾光片為窄帶干涉濾光片，與光路波長相對應(yīng)。
所述的車載式雙波長米散射激光雷達，其特征在于光子計數(shù)卡和A/D卡插在WS-855A工控機的PCI插槽內(nèi)。
本發(fā)明激光雷達由激光發(fā)射單元、接收光學(xué)和后繼光學(xué)單元、信號探測和數(shù)據(jù)采集單元及系統(tǒng)運行控制單元組成。整個系統(tǒng)放置在1.2米長、1米寬的光學(xué)平臺上，光學(xué)平臺與汽車廂體底板連接，可以隨車移動。
后繼光學(xué)單元與信號探測單元固定在光學(xué)平臺上成一體化結(jié)構(gòu)。接收望遠鏡與后繼光學(xué)單元通過光纖耦合，這樣即可以方便地改變望遠鏡的俯仰方向，又保證了后繼光學(xué)單元與信號探測單元整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
Nd:YAG激光器、接收望遠鏡、探測器、放大器、數(shù)據(jù)采集器和工控機均為輕質(zhì)型或模塊化結(jié)構(gòu)，以使整個激光雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、適合車載。
該激光雷達為雙軸系統(tǒng)。通過發(fā)射單元發(fā)射的激光可以與接收望遠鏡一起作俯仰方向上的掃瞄，使激光雷達既能進行雙波長大氣氣溶膠消光系數(shù)垂直分布的探測，又能進行大氣水平消光系數(shù)和水平能見度的探測。
1064nm屬于近紅外波段，大氣氣溶膠在該波長的散射截面小，光電倍增管的量子效率低、暗躁聲大，本發(fā)明選用帶致冷的光電倍增管進行信號的探測，采用光子計數(shù)方法進行信號的采集。
大氣氣溶膠在532nm波長的散射截面大，光電倍增管在該波長的量子效率高、暗躁聲低，本發(fā)明選用常溫下工作的光電倍增管來進行信號探測及采用模數(shù)轉(zhuǎn)換方法對探測信號進行采集。
使用本發(fā)明進行大氣觀測，模擬計算結(jié)果表明在整個對流層里(地面至15km)，532nm和1064nm兩個波長大氣回波信號的動態(tài)范圍達7個數(shù)量級左右，而且近地面層大氣回波信號很強。通過采用合適的幾何重疊因子[7]、對兩個波長高、低層大氣后向散射回波信號同時進行探測的方法來滿足整個對流層大氣回波信號大動態(tài)范圍的探測需求。
和已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有突出的優(yōu)點1、獨特的激光發(fā)射單元，采用小型全固化高功率Nd:YAG激光技術(shù)，發(fā)射光路的設(shè)計保證了發(fā)射激光束可以隨接收望遠鏡進行俯仰運動，而且發(fā)射的激光光束與接收望遠鏡的光軸保持平行。
2、接收光學(xué)望遠鏡與后繼光學(xué)單元采用光纖耦合，可以方便地改變接收望遠鏡的俯仰方向，而后繼光學(xué)單元單元和信號探測單元固定在光學(xué)平臺上不動，滿足了該激光雷達進行水平和垂直方向測量甚至斜程某一方向測量。
3、信號探測和數(shù)據(jù)采集，高低層大氣的分層同時探測，1064nm波長采用低溫(-30℃)PMT和光子計數(shù)技術(shù)；532nm波長采用常溫PMT和模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)。單元實現(xiàn)了對近地面至15km高度范圍內(nèi)整個對流層氣溶膠的探測。
4、輕質(zhì)型和模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，整個單元采用了輕質(zhì)型和模塊化的激光器、掃描接收望遠鏡、探測器及數(shù)據(jù)采集器。整個光學(xué)單元和信號探測單元集成于一個光學(xué)平臺上。
5、具有快速、穩(wěn)定及全天候探測的特點，通常天氣條件下的白天和夜間，大氣水平能見度的探測周期為1.5分鐘，氣溶膠和卷云消光系數(shù)垂直廓線的探測周期為10分鐘；采用車載形式，可以變換探測地點。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為信號探測和數(shù)據(jù)采集單元的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明2003年10月8日有卷云時的垂直消光系數(shù)廓線。
圖4為激光雷達水平測量的距離平方校正的回波信號(532nm)。
圖5為2003年7月18日晚兩個波長氣溶膠消光系數(shù)垂直廓線。
圖6為2003年10月6日白天兩個波長氣溶膠消光系數(shù)垂直廓線。
圖7為兩臺激光雷達探測氣溶膠消光數(shù)垂直廓線的比較。
圖8為Angstrom系數(shù)垂直廓線。
圖9是該激光雷達探測1064nm大氣回波信號的工作時序圖。
具體實施例方式
參見圖1。本發(fā)明由以下四個單元組成1、雙波長激光發(fā)射單元激光發(fā)射單元的功能是在接收望遠鏡進行俯仰運動時，激光光束能與接收望遠鏡光軸保持等距且沿著與光軸平行的方向射入到大氣中。
激光發(fā)射單元包括Nd:YAG激光器、光闌和由5個反射鏡組成的導(dǎo)光系統(tǒng)。激光器前方安裝有一個光闌和全反射鏡1，激光經(jīng)該全反射鏡1反射后，再經(jīng)過相互平行、鏡面相對的四個全反射鏡2、3、4、5反射，光軸和接收望遠鏡平行。
Nd:YAG激光器為法國Quantel公司的Brill。它同時輸出基頻1064nm和二倍頻532nm波長的激光，兩波長的單脈沖能量分別是400mJ和300mJ，發(fā)散角均為0.5mrad，脈沖重復(fù)率為20Hz。激光器被固定在光學(xué)平臺上。
在導(dǎo)光系統(tǒng)中，反射鏡1至4按圖1所示的設(shè)置固定在光學(xué)平臺的上方，反射鏡5安裝在接收望遠鏡俯仰轉(zhuǎn)軸的側(cè)壁上。通過光學(xué)裝校，使由反射鏡4反射的激光光束與接收望遠鏡的俯仰轉(zhuǎn)軸重合，并通過反射鏡5的鏡面中心沿著與接收望遠鏡光軸平行的方向射入到大氣中。在光學(xué)裝校完成以后，整個導(dǎo)光系統(tǒng)采用管套密封。
2、接收光學(xué)和后繼光學(xué)單元接收光學(xué)和后繼光學(xué)單元將來自各個距離上的兩個波長的大氣后向散射光收集并導(dǎo)入到相應(yīng)的探測器中。接收光學(xué)單元是美國Meade公司生產(chǎn)的10”LX200GPS卡塞格林型望遠鏡，主鏡直徑為250mm、相對孔徑為f/10，主副鏡均采用UHTC鍍膜，首先鏡片表面高溫真空沉淀高純凈鋁，再是鍍膜厚度精確控制在+/-1％之內(nèi)的三氧化鋁(Al2o3)、二氧化鈦(Tio2)、氟化鎂(MgF2)多層鍍膜。它的支撐架被安裝在光學(xué)平臺上，其內(nèi)的電動和蝸輪驅(qū)動機構(gòu)能夠控制望遠鏡進行俯仰運動。一可變直徑的小孔光闌置于接收望遠鏡的組合焦點處，控制接收望遠鏡的接收視場在1～3mrad。
由于該激光雷達是一個雙軸系統(tǒng)，向大氣中發(fā)射的激光光束逐步地進入到激光雷達的接收視場內(nèi)，近距離大氣后向散射光并不是完全被接收，存在著幾何重疊因子。使用合適的幾何重疊因子對解決激光雷達探測信號大動態(tài)范圍的問題是有利的。對于532nm波長的接收光學(xué)單元，到0.75km處，幾何重疊因子等于1，對于1064nm波長的接收光學(xué)單元則在1.25km處。
使用光纖將望遠鏡接收的大氣后向散射光導(dǎo)入置于平臺上的后繼光學(xué)單元中。光纖中心半徑為2mm，數(shù)值孔徑為0.37。光纖耦合鏡組將望遠鏡接收的光會聚進入光纖，經(jīng)過光纖輸出準(zhǔn)直器后成為近似平行光進入后繼光學(xué)單元。由于兩個波長的大氣回波都使用高低層通道同時測量，因此需對后繼光學(xué)單元進行分色和分束處理。它由分色/分束鏡、窄帶干涉濾光片、衰減片和透鏡組成。其結(jié)構(gòu)布局如圖2所示。
分色分束鏡7為1064nm波長高反(反射率R＝90％)，532nm波長高透；分色鏡8為1064nm波長全反(R＞97％)，532nm波長高透。這兩塊分色鏡分別將1064nm波長的大氣后向散射光導(dǎo)入高低層探測的光電倍增管中。分束鏡9對532nm波長反射10％、透過90％，它將532nm波長的大氣后向散射光分別導(dǎo)入低高層探測的光電倍增管中。為了抑制天空背景光，分色分束鏡7、分色鏡8、分束鏡9的表面都鍍了介質(zhì)膜。在四個光電倍增管前放置了相應(yīng)波長的窄帶干涉濾光片。
在分色分束鏡7和光電倍增管之間光路中安裝有濾光片、透鏡，在分色鏡8與光電倍增管之間光路中安裝有濾光片、透鏡、衰減片，在分束鏡9出射方向與光電倍增管之間光路中安裝有濾光片、衰減片，在分束鏡透射方向與光電倍增管之間光路中安裝有濾光片，所述的濾光片為窄帶干涉濾光片，與光路波長相對應(yīng)。
在探測低層信號的分色鏡8、分束鏡9后面的兩個光電倍增管前面都安裝了合適透過率(透過率大約10％左右)的中性衰減片，是為了防止近距離很強的大氣后向散射光可能使光電倍增管飽和引起探測信號的失真。由于探測1064nm波長的光電倍增管的光陰極面比較小(直徑1cm)，在濾光片后面放置了短焦距的會聚透鏡。整個后繼光學(xué)單元采用密封箱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面進行了發(fā)黑處理，具有防塵、防漏光和防多次反射光的作用。
3、信號探測和數(shù)據(jù)采集單元信號探測和數(shù)據(jù)采集單元對激光雷達接收到的大氣后向散射光進行光電轉(zhuǎn)換、放大和數(shù)據(jù)采集，它主要包括光電探測器、放大器、數(shù)據(jù)采集器和工控機等。
對于1064nm波長回波信號的探測采用光子計數(shù)技術(shù)，主要包含帶C5479-03門控的R3236光電倍增管(兩個均為常開型)、C3350高壓電源、C4877致冷器(-30℃)、VT120放大器和MCS-PCI光子計數(shù)卡。
對于532nm波長回波信號的探測采用模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)，主要包含有用于高層測量的H7680-01光電倍增管(常閉型)、用于低層測量的的H7680光電倍增管(常開型)、雙通道Phillips 777前置放大器和雙通道GAGE1610型A/D卡。
光子計數(shù)卡和A/D卡插在WS-855A工控機的PCI插槽內(nèi)，在運行程序的控制下，實現(xiàn)1064nm和532nm兩個波長的高低層四個通道大氣回波信號的同時接收、放大、數(shù)據(jù)采集及存儲。
4、運行控制單元運行控制單元的功能是保證激光發(fā)射、回波信號探測、數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲協(xié)調(diào)一致地工作。它包括門控控制器、主波控制器和激光雷達運行程序軟件。
運行程序軟件指令計算機發(fā)送脈寬為50ns、頻率為20Hz的脈沖給門控控制器。對每一個脈沖，門控控制器輸出兩路信號脈沖，一路輸入至C5479-03門控，使探測1064nm波長高層大氣的常開型R3236光電倍增管‘關(guān)閉’。另一路輸入至Nd:YAG激光器氙燈外觸發(fā)端口，點燃氙燈。同時程序軟件指令計算機通過串口發(fā)送命令給激光器產(chǎn)生激光。這樣，在激光產(chǎn)生以前，探測高層大氣的R3236光電倍增管已經(jīng)“關(guān)門”，即處于不工作狀態(tài)。而探測532nm波長高層大氣的H7680-01光電倍增管本身就是常閉型，即一直處于“關(guān)門”的不工作狀態(tài)。因此，激光發(fā)射以后，近距離處很強的大氣后向散射光不會造成探測高層大氣的兩個光電倍增管深度飽和乃至損傷。
高反鏡2透過的532nm波長的激光入射到主波控制器后即產(chǎn)生主波信號，主波信號同時輸入到光子計數(shù)卡及A/D卡的觸發(fā)端口，作為它們數(shù)據(jù)采集的零距離點。主波信號還輸入給門控控制器，作為兩個用于高層大氣測量的光電倍增管“開門”時間的基準(zhǔn)信號，通過調(diào)節(jié)門控控制器的“開門”時刻與主波之間的時間間隔，使當(dāng)發(fā)射的激光在大氣中傳輸?shù)揭欢ň嚯x以后，光電倍增管才開始工作，接收該距離以遠較弱的大氣后向散射光。而兩個探測1064nm和532nm的低層大氣信號的光電倍增管都為常開型，即一直處于工作狀態(tài)。由于在它們的前面都安裝了中性衰減片，接收的是近距離經(jīng)過衰減片衰減的大氣后向散射光。激光雷達重復(fù)上述過程，直到激光器發(fā)射完運行程序軟件設(shè)定的激光脈沖數(shù)為止。圖9是該激光雷達探測1064nm大氣回波信號的工作時序圖。
本發(fā)明的主要技術(shù)參數(shù)激光器工作波長/nm 532 1064脈沖能量/mJ 300 400脈沖重復(fù)頻率/Hz20
光束發(fā)散角/mrad 0.5脈沖寬度/ns 20接收光學(xué)單元望遠鏡類型Cassegrain直徑/mm 250視場角/mrad 1～3干涉濾光片中心波長/nm532 1064帶寬/nm1 1透過率/％ 50 40光纖 SPC2000/2150/2300N數(shù)值孔徑 0.37中心半徑 2000μm silica+/-2％信號探測單元光電倍增管 H7680(-01) R3236前置放大 Phillips777VT120增益 40 200帶寬/MHz 200350數(shù)據(jù)采集單元類型 GAGE1610 MCS-Pci采樣率/ns 100100采集精度 16-bit 300MHz運行控制單元WS-855A工控機利用本發(fā)明裝置進行大氣觀測的典型實驗結(jié)果一、水平能見度使用斜率法(slope)對車載式雙波長米散射激光雷達的水平方向上的探測數(shù)據(jù)進行處理即可得到大氣水平能見度。
圖4給出2003年7月12日532nm通道距離平方校正的大氣回波信號，圓點為測量值，直線為線性擬合的結(jié)果?？梢钥闯?，在水平距離3.0-9.0km內(nèi)Ln(PR2)隨距離R具有較好的線性關(guān)系，雖然隨著距離的增大，測量值有一定的起伏，但總是在擬合直線的附近。根據(jù)擬合直線的斜率，計算出這天大氣的水平能見度為18.17km。
二、雙波長大氣氣溶膠消光系數(shù)垂直廓線和Angstrom指數(shù)垂直廓線圖5給出了2003年7月18日夜晚在我國東南某地該激光雷達探測的1064nm和532nm兩個波長大氣氣溶膠消光系數(shù)垂直廓線，圖6是2003年10月6日白天14:00在我國北方某地該激光雷達探測的兩個波長氣溶膠消光系數(shù)垂直廓線。作為參考，兩圖中一并給出了空氣分子消光系數(shù)垂直廓線(點畫線)。從兩圖中可以看出，無論是白天還是夜晚，在整個對流層范圍里，532nm波長的氣溶膠消光系數(shù)較1064nm波長大，兩個波長氣溶膠消光系數(shù)垂直分布呈現(xiàn)基本一致的變化趨勢，甚至它們的氣溶膠消光系數(shù)空間分布的微細結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)了較好的一致性。圖5中的兩條消光廓線反映氣溶膠粒子主要集中在約4km以下的邊界層內(nèi)，在4km以上兩個波長氣溶膠消光系數(shù)都急劇降低到小于空氣分子的消光系數(shù)。
為了檢驗車載式雙波長米散射激光雷達探測數(shù)據(jù)的可靠性，我們將該激光雷達與日本國立環(huán)境研究所(NIES)設(shè)在附近的地基式雙波長激光雷達進行了兩個波長大氣氣溶膠消光系數(shù)的垂直分布的比較測量。圖7給出了比較結(jié)果。可以清晰地看出，兩臺激光雷達探測的氣溶膠消光系數(shù)垂直廓線在300m至4.5km高度范圍內(nèi)符合得較好，甚至氣溶膠消光系數(shù)空間分布的微細結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)了較好的一致性。這表明車載式雙波長米散射激光雷達探測對流層氣溶膠消光系數(shù)是可靠的。兩個系統(tǒng)在300m以下的差異是因為NIES的雙波長激光雷達的大氣回波信號在近距離沒有進行幾何重疊因子校正的緣故。進行兩臺激光雷達探測的4.5km以上氣溶膠消光系數(shù)垂直廓線的比較較為困難，NIES的雙波長激光雷達在此高度以上的大氣回波信號的振蕩幅度很大，尤其是1064nm波長。NIES的雙波長激光雷達的探測高度局限在大氣邊界層以內(nèi)，而車載式雙波長米散射的探測高度可達到對流層的中上部。
圖8給出2003年7月18日夜晚(實線)和2003年10月6日白天(虛線)的Angstrom系數(shù)垂直廓線。其值一般在0-2之間，0表明氣溶膠主要是由巨粒子組成的，2表明氣溶膠的主要成分是埃根核[11]。從圖8可以看出，7月18日夜晚，從地面至10km這一高度范圍內(nèi)，Angstrom系數(shù)平均值是0.87；10月6日白天，同一高度范圍，Angstrom系數(shù)的平均值是1.21，它們與由北半球中緯度夏季模式[12]計算的結(jié)果0.92(點劃線)都比較接近。在4km以下的大氣邊界層內(nèi)，7月18日夜晚的Angstrom系數(shù)較10月6日白天的值大，說明該晚邊界層內(nèi)的大氣中小粒子所占的權(quán)重相對更大些。
圖3是這臺激光雷達于2003年10月8日15:46時在我國的北方某地探測獲得的結(jié)果，從圖中可以看出這天大氣的邊界層在2.5km附近，氣溶膠結(jié)構(gòu)比較簡單，同時在8.4km處有一層厚度為1.0km左右的稀薄卷云。
權(quán)利要求
1.車載式雙波長米散射激光雷達，由激光發(fā)射單元、接收光學(xué)和后繼光學(xué)單元、信號探測和采集單元及系統(tǒng)運行控制單元組成，其特征在于激光器上安裝有倍頻頭，激光器前方安裝有光闌，激光經(jīng)過導(dǎo)光裝置射入大氣的方向和接收望遠鏡光軸平行；接收望遠鏡安裝在平臺支架上可以作俯仰掃描，接收望遠鏡后安裝有光闌，望遠鏡接收的兩個波長的大氣后向散射光信號通過光纖耦合器進入光纖，從光纖出來的光信號經(jīng)球面鏡反射到全反射鏡上，從全反射鏡反射出來的光信號，依次經(jīng)過安裝在平臺上的分色分束鏡、分色鏡、分束鏡，最終形成四路光信號，分別經(jīng)光電倍增管接收，光電倍增管后接放大器，放大器接置于工控機中的A/D卡或光子計數(shù)卡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載式雙波長米散射激光雷達，其特征在于所述的全反射鏡和分色分束鏡夾角為90度，分色分束鏡、分色鏡、分束鏡相互平行，從球面鏡反射出來的光入射到全反射鏡的角度為45度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載式雙波長米散射激光雷達，其特征在于所述的激光器前方安裝有一個全反射鏡，激光經(jīng)該全反射鏡反射后，再經(jīng)過依次相互平行、鏡面相對的四個全反射鏡反射，光軸和接收望遠鏡平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載式雙波長米散射激光雷達，其特征在于所述的激光器為Nd:YAG激光器，接收望遠鏡為Cassegrain型，分色分束鏡對532nm光全透，對1064nm光90％反射，對1064nm光10％透過；分色鏡對532nm光全透，對1064nm光全反射；分束鏡對532nm光90％透過，對532nm光10％反射。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車載式雙波長米散射激光雷達，其特征在于所述的分色分束鏡、分色鏡、分束鏡表面都鍍了介質(zhì)膜，在分色分束鏡和光電倍增管之間光路中安裝有濾光片、透鏡，在分色鏡與光電倍增管之間光路中安裝有濾光片、透鏡、衰減片，在分束鏡出射方向與光電倍增管之間光路中安裝有濾光片、衰減片，在分束鏡透射方向與光電倍增管之間光路中安裝有濾光片，所述的濾光片為窄帶干涉濾光片，與光路波長相對應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載式雙波長米散射激光雷達，其特征在于光子計數(shù)卡和A/D卡插在WS-855A工控機的PCI插槽內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了車載式雙波長米散射激光雷達，由激光發(fā)射單元、接收光學(xué)和后繼光學(xué)單元、信號探測和數(shù)據(jù)采集單元及系統(tǒng)運行控制單元組成，激光器上還安裝有倍頻頭，激光出射方向和接收望遠鏡光軸平行；接收望遠鏡后安裝有光闌，通過光纖耦合接到置于平臺上的全反射鏡的開孔中，從光纖出來的光信號經(jīng)球面鏡反射到全反射鏡上，從全反射鏡反射出來的光路中，在平臺上再依次安裝分色分束鏡、分色鏡、分束鏡，光信號形成四個光路，分別經(jīng)光電倍增管接收，光電倍增管后接放大器，放大器接置于工控機中的A/D卡或光子計數(shù)卡。本發(fā)明可用于白天和夜間進行大氣水平能見度的探測；或在白天或夜間不同地區(qū)整個對流層1064nm和532nm兩個波長氣溶膠光學(xué)性質(zhì)的探測研究。
文檔編號G01N21/47GK1556393SQ20041001387
公開日2004年12月22日 申請日期2004年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月8日
發(fā)明者吳永華, 范愛媛, 毛敏娟, 戚福弟, 岳古明, 徐賁, 蘭舉生, 曹京萍, 江慶伍, 周華 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機械研究所