本發(fā)明屬于激光雷達(dá)遙感探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠全天時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量大氣溫度和氣溶膠消光系數(shù)、體后向散射系數(shù)的激光雷達(dá)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當(dāng)激光在大氣中傳播時(shí)，會(huì)與大氣分子(主要為N₂和O₂分子)及氣溶膠粒子相互作用而產(chǎn)生次級(jí)輻射。次級(jí)輻射包括彈性的Mie散射(由氣溶膠粒子產(chǎn)生)、Rayleigh散射(由大氣分子產(chǎn)生)，以及非彈性的Raman散射。彈性散射譜信號(hào)波長(zhǎng)與發(fā)射激光波長(zhǎng)幾乎無(wú)差異，Raman散射譜信號(hào)波長(zhǎng)與發(fā)射激光波長(zhǎng)不同。分子的Raman散射譜包括振轉(zhuǎn)Raman散射譜和純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman散射譜。在頻譜上，振轉(zhuǎn)Raman譜遠(yuǎn)離彈性譜，純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜的Stokes譜和Anti-Stokes譜分居彈性譜兩側(cè)。圖1展示了在532.23nm激光輻射下，大氣N₂和O₂分子產(chǎn)生的Anti-Stokes純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜譜線的頻譜分布。其中，N₂分子純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜譜線間距～0.22nm,O₂分子由于偶數(shù)J譜線缺失而實(shí)際譜線間距～0.32nm，二者譜線在頻譜上交疊。

純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman測(cè)溫激光雷達(dá)常通過(guò)提取大氣分子在不同頻譜位置的兩組純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜線信號(hào)來(lái)獲取溫度剖面。理想情況下，倘若純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman測(cè)溫激光雷達(dá)采用的濾波光學(xué)元件具有足夠窄帶寬，能夠準(zhǔn)確提取出源自N₂或O₂分子的兩支純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman單譜線信號(hào)，各Raman通道雷達(dá)方程可表示為：

上式中，N代表提取的單譜線回波強(qiáng)度，J代表轉(zhuǎn)動(dòng)量子數(shù)，C為系統(tǒng)常數(shù)，z為探測(cè)高度，n為大氣分子數(shù)密度，σ為微分后向散射截面，T代表溫度，下標(biāo)a與m分別代表氣溶膠和大氣分子，α為消光系數(shù)。其測(cè)溫的理論依據(jù)是：在熱平衡狀態(tài)下，低空各種大氣分子的布居數(shù)滿足Boltzmann分布，進(jìn)而分子純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜線對(duì)應(yīng)的回波強(qiáng)度與溫度相關(guān)。對(duì)大氣分子任意兩支純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman單譜線回波信號(hào)的強(qiáng)度比R，與溫度關(guān)系在形式上都可準(zhǔn)確表述為(A與B為常數(shù))：

然而，受元件工藝水平等因素的限制，當(dāng)前常見(jiàn)的純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman測(cè)溫激光雷達(dá)各Raman通道多采用帶寬0.5-1.0nm的濾波器件提取譜線回波信號(hào)。由圖1可知，大氣N₂和O₂分子產(chǎn)生的純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜在頻譜上密集分布且存有交疊，此時(shí)各Raman通道實(shí)際提取的信號(hào)并非純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman單支譜線信號(hào)，而是多支大氣N₂和O₂分子純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜線信號(hào)的合成：

上式中，i(＝1,2)代表兩路Raman探測(cè)通道，J_N2與J_O2分別代表能夠進(jìn)入各Raman通道的源自N₂和O₂分子的各支純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜線信號(hào)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)量子數(shù)。此時(shí)，兩組Raman信號(hào)的比值與溫度關(guān)系在理論上并不嚴(yán)格遵循(2)式，依舊采用兩路Raman信號(hào)的比值進(jìn)行溫度反演會(huì)引入系統(tǒng)誤差。

Mie散射激光雷達(dá)通過(guò)接收彈性回波以獲取大氣氣溶膠的光學(xué)參數(shù)信息，對(duì)應(yīng)的雷達(dá)方程可表示為：

其中，下標(biāo)e代表彈性散射，β為體后向系數(shù)。在式(4)中，大氣分子的消光系數(shù)α_m和體后向系數(shù)β_m常可由無(wú)線電探空數(shù)據(jù)獲得，可視作已知量，氣溶膠消光系數(shù)α_a和體后向系數(shù)β_a為待求量。

考慮到僅由雷達(dá)方程(4)不能同時(shí)求解出兩個(gè)未知量α_a和β_a，F(xiàn)ernald(1984)首次假定氣溶膠消光系數(shù)與體后向散射系數(shù)之比(即雷達(dá)比)在所有探測(cè)高度上為一個(gè)給定常數(shù)值，然后發(fā)展出氣溶膠消光系數(shù)與后向體散射系數(shù)的求解算法。該算法的主要缺陷是需預(yù)先設(shè)定雷達(dá)比。對(duì)實(shí)際大氣而言，雷達(dá)比在所有探測(cè)高度上為同一常數(shù)值的假設(shè)通常不成立。另一種求解氣溶膠光學(xué)參數(shù)的方法是，聯(lián)合Mie散射回波信號(hào)和N₂分子振轉(zhuǎn)Raman回波信號(hào)：先借助Raman回波信號(hào)獲取N₂分子Raman頻移后波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的氣溶膠消光系數(shù)，然后假定不同波長(zhǎng)λ處氣溶膠消光系數(shù)滿足Angstrom關(guān)系(t為給定常數(shù))：

則發(fā)射激光波長(zhǎng)處氣溶膠消光系數(shù)求出，再代入方程(4)可求出氣溶膠體后向散射系數(shù)。這種方法的缺陷是，需要假定氣溶膠在不同波長(zhǎng)處對(duì)應(yīng)的消光系數(shù)滿足Angstrom關(guān)系，該假定尚需檢驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

對(duì)圖1進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，在532.23nm激光輻射下，N₂分子Anti-Stokes純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜J＝6和16兩支譜線在頻譜上與相鄰O₂分子譜線有相對(duì)更大的譜線間距(>0.14nm)，其對(duì)應(yīng)譜線信號(hào)具備被常規(guī)濾波器件提取的可能性。據(jù)此，我們建議研發(fā)一種新型的激光雷達(dá)系統(tǒng)：系統(tǒng)組合窄帶濾光片和FPI干涉儀實(shí)現(xiàn)對(duì)N₂分子Anti-Stokes純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜J＝6和16兩支單譜線信號(hào)的提取。具體為，首先采用帶寬0.3-0.5nm、中心波長(zhǎng)分別位于J＝6與16兩支譜線波長(zhǎng)處的窄帶濾光片初步提取譜線信號(hào)及抑制帶外信號(hào)，再組合極窄帶寬的(例如，～30pm)、透過(guò)率峰值分別位于J＝6與16兩支譜線波長(zhǎng)處的FPI干涉儀進(jìn)一步抑制相鄰O₂分子譜線信號(hào)及彈性回波信號(hào)。這樣，提取出的兩支譜線信號(hào)比值與溫度的關(guān)系可以很好地滿足(2)式，該種雷達(dá)在理論上具備更高的測(cè)溫精度。另外，考慮到在532.23nm激光輻射時(shí)，提取的兩支譜線信號(hào)波長(zhǎng)與發(fā)射激光波長(zhǎng)差異很小(<4nm)，其與發(fā)射激光波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的大氣透過(guò)率差異可忽略。聯(lián)立(1)式和(4)式有：

上式中z₀代表參考高度，T₀代表參考高度處溫度。選擇高度對(duì)應(yīng)潔凈區(qū)域時(shí)，β_a＝0，進(jìn)而常數(shù)值C₀可求。將(6)式中解得的氣溶膠體后向散射系數(shù)結(jié)果代入(4)式，則氣溶膠消光系數(shù)值可求?？梢?jiàn)，該類型雷達(dá)借助測(cè)得的大氣溫度結(jié)果，可無(wú)需假設(shè)得到氣溶膠消光系數(shù)和體后向散射系數(shù)剖面。另外，雷達(dá)系統(tǒng)采用極窄帶寬的FPI干涉儀提取Raman信號(hào)，可在白天條件下工作，因而具備全天時(shí)工作潛力！

為此，本發(fā)明提出一種全天時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量大氣溫度和氣溶膠參數(shù)的激光雷達(dá)系統(tǒng)。系統(tǒng)由發(fā)射單元、光學(xué)接收與信號(hào)檢測(cè)單元和控制單元組成。發(fā)射單元采用種子注入的固體激光器輸出極窄線寬的532.23nm激光并導(dǎo)向天頂；光學(xué)接收與信號(hào)檢測(cè)單元收集來(lái)自大氣物質(zhì)的后向散射光，同時(shí)提取彈性回波信號(hào)及N₂分子Anti-Stokes純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜J＝6和16的兩支單譜線信號(hào)；控制單元保障整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)自動(dòng)有序工作。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種全天時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量大氣溫度和氣溶膠參數(shù)的激光雷達(dá)系統(tǒng)，系統(tǒng)由發(fā)射單元、光學(xué)接收與信號(hào)檢測(cè)單元和控制單元組成。發(fā)射單元采用種子注入的大功率固體激光器輸出極窄線寬的激光并導(dǎo)向天頂；光學(xué)接收與信號(hào)檢測(cè)單元收集來(lái)自大氣物質(zhì)的后向散射光；控制單元保障整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)有序工作；所述發(fā)射單元采用種子注入的固體激光器輸出單脈沖能量～800mJ，重復(fù)頻率30Hz，線寬<0.006cm^-1的532.23nm激光并導(dǎo)向天頂；光學(xué)接收與信號(hào)檢測(cè)單元中兩個(gè)Raman通道組合窄帶干涉濾光片和FPI干涉儀分別提取N₂分子Anti-Stokes純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜J＝6和16兩支單譜線信號(hào)，對(duì)532.23nm附近光產(chǎn)生優(yōu)于8個(gè)量級(jí)的抑制，對(duì)鄰近O₂分子譜線信號(hào)產(chǎn)生優(yōu)于1.5個(gè)量級(jí)的抑制；系統(tǒng)視場(chǎng)～0.4mrad，彈性通道帶寬0.3nm，雙Raman通道帶寬30pm，具備全天時(shí)工作能力。

發(fā)射單元包括種子激光器、固體激光器、擴(kuò)束鏡、發(fā)射臺(tái)。種子激光器產(chǎn)生極窄線寬的1064nm紅外基頻光?；l光由光纖導(dǎo)入固體激光器諧振腔內(nèi)，經(jīng)放大后再由二倍頻晶體倍頻產(chǎn)生極窄線寬(<0.006cm^-1)的532.23nm激光輸出。輸出激光單脈沖能量～800mJ，重復(fù)頻率30Hz，通過(guò)8倍擴(kuò)束鏡后照射發(fā)射臺(tái)。發(fā)射臺(tái)可電動(dòng)精密控制，以高于99.5％的反射率將水平來(lái)射激光導(dǎo)向天頂方向。

光學(xué)接收與信號(hào)檢測(cè)單元由望遠(yuǎn)鏡、光闌、反射鏡、準(zhǔn)直鏡、分束鏡BS1、干涉濾光片IF3、匯聚鏡L3、探測(cè)器3、分束鏡BS2、干涉濾光片IF2、法布里-玻羅干涉儀FPI2、匯聚鏡L2、探測(cè)器2、干涉濾光片IF1、法布里-玻羅干涉儀FPI1、匯聚鏡L1、探測(cè)器1統(tǒng)組成。望遠(yuǎn)鏡收集大氣后向散射光信號(hào)。光信號(hào)穿過(guò)光闌后由反射鏡轉(zhuǎn)折并照射準(zhǔn)直鏡，準(zhǔn)直鏡將來(lái)射光變?yōu)槠叫泄?。光闌定位在望遠(yuǎn)鏡焦面上，直徑設(shè)置為0.8mm以控制系統(tǒng)視場(chǎng)為～0.4mrad。BS1將來(lái)射平行光分為兩路：反射10％信號(hào)光照射IF3，經(jīng)L3匯聚后由探測(cè)器3接收；透射～90％信號(hào)照射BS2。BS2以1:1的比例反射與透射入射平行光：反射光通過(guò)參數(shù)相同的兩片IF2后照射FPI2，經(jīng)L2匯聚后由探測(cè)器2接收；透射光通過(guò)參數(shù)相同的兩片IF1后照射FPI1，經(jīng)L1匯聚后由探測(cè)器1接收。

控制單元主要由計(jì)算機(jī)組成，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)及通過(guò)時(shí)序電路保障整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)自動(dòng)有序工作。計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件控制一個(gè)三通道的Licel瞬態(tài)記錄儀記錄來(lái)自三個(gè)探測(cè)器的信號(hào)，通過(guò)一個(gè)時(shí)序電路控制整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)自動(dòng)有序工作。Licel瞬態(tài)記錄儀同時(shí)以模擬(AD)和光子計(jì)數(shù)(PC)兩種工作模式記錄原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過(guò)一根網(wǎng)線傳輸至計(jì)算機(jī)并自動(dòng)存儲(chǔ)。

BS1工作角度45°，長(zhǎng)76mm，寬50mm，厚度～3mm。BS2為消偏振分光晶體，邊長(zhǎng)50mm。

IF3有效口徑50mm，中心波長(zhǎng)532.23nm，帶寬0.3nm，峰值透過(guò)率>50％，帶外抑制優(yōu)于3個(gè)量級(jí)；IF2有效口徑50mm，中心波長(zhǎng)531.00nm，帶寬0.3nm，峰值透過(guò)率>50％，對(duì)帶外光(包括532.23nm彈性回波)抑制優(yōu)于3個(gè)量級(jí)；IF1中心波長(zhǎng)528.77nm，帶寬0.3nm，峰值透過(guò)率>35％，對(duì)帶外光(包括532.23nm彈性回波)抑制優(yōu)于3個(gè)量級(jí)。FPI2與FPI1有效孔徑50mm，空氣隙間隔0.189mm，腔端面反射率～90％，精細(xì)度23。FPI2通過(guò)精細(xì)的溫度和角度控制，對(duì)531.00nm信號(hào)具有30％的峰值透過(guò)率，帶寬～30pm，對(duì)532.23nm彈性信號(hào)產(chǎn)生優(yōu)于2個(gè)量級(jí)的抑制，對(duì)531.18nm(對(duì)應(yīng)O₂分子J＝7譜線)和530.85nm(對(duì)應(yīng)O₂分子J＝9譜線)信號(hào)產(chǎn)生優(yōu)于1.5個(gè)量級(jí)的抑制；FPI1通過(guò)精細(xì)的溫度和角度控制，對(duì)528.77nm信號(hào)具有30％的峰值透過(guò)率，帶寬～30pm，對(duì)532.23nm彈性信號(hào)產(chǎn)生優(yōu)于2個(gè)量級(jí)的抑制，對(duì)528.91nm(對(duì)應(yīng)O₂分子J＝21譜線)和528.60nm(對(duì)應(yīng)O₂分子J＝23譜線)信號(hào)產(chǎn)生優(yōu)于1.5個(gè)量級(jí)的抑制。探測(cè)器3實(shí)現(xiàn)對(duì)532.23nm彈性回波信號(hào)的接收；探測(cè)器2實(shí)現(xiàn)對(duì)N₂分子Anti-Stokes純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜J＝6單譜線信號(hào)的提?。惶綔y(cè)器1實(shí)現(xiàn)對(duì)N₂分子Anti-Stokes純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜J＝16單譜線信號(hào)的提取。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、激光雷達(dá)白天工作的難點(diǎn)在于來(lái)自太陽(yáng)的天光背景光極強(qiáng)。本發(fā)明一方面采用較小的視場(chǎng)(～0.4mrad)、極窄的接收通道光學(xué)帶寬(彈性通道，0.3nm；兩個(gè)Raman通道，30pm)限制天空背景光，另一方面采用大功率激光器(單脈沖能量～800mJ，重復(fù)頻率30Hz)增強(qiáng)回波信號(hào)，有效提高了回波信號(hào)的信噪比，系統(tǒng)因此具備全天時(shí)工作能力。

2、系統(tǒng)的兩個(gè)Raman通道都組合采用相同參數(shù)的兩片窄帶濾光片和一個(gè)溫度、角度精確控制的FPI干涉儀，中心透過(guò)波長(zhǎng)依次為531.00nm和528.77nm，對(duì)532.23nm附近彈性光產(chǎn)生優(yōu)于8個(gè)量級(jí)的抑制，對(duì)最臨近O₂分子轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜線產(chǎn)生優(yōu)于1.5個(gè)量級(jí)的抑制，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)N₂分子Anti-Stokes純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜J＝6和16兩支單譜線信號(hào)的提取。提取的兩路Raman信號(hào)的比值與溫度的關(guān)系可準(zhǔn)確地由理論的解析函數(shù)描述，進(jìn)而可獲取溫度剖面，在理論上具備更高的測(cè)溫精度，系統(tǒng)為此實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣溫度的準(zhǔn)確探測(cè)。

3、系統(tǒng)提取的兩路Raman單支譜信號(hào)的中心波長(zhǎng)與彈性信號(hào)波長(zhǎng)偏差都<4nm，可無(wú)需假設(shè)獲取氣溶膠消光系數(shù)和體后向散射系統(tǒng)剖面，系統(tǒng)為此實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣氣溶膠參數(shù)的準(zhǔn)確探測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1為大氣N₂和O₂分子Anti-Stokes純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的激光雷達(dá)系統(tǒng)框圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明由發(fā)射單元、光學(xué)接收與信號(hào)檢測(cè)單元和控制單元組成。結(jié)合附圖2，本發(fā)明的實(shí)施方案具體陳述如下。

發(fā)射單元包括種子激光器、固體激光器、擴(kuò)束鏡、發(fā)射臺(tái)。種子激光器(美國(guó)，NP Photonics)產(chǎn)生1064nm紅外極窄線寬基頻光并由光纖導(dǎo)入固體激光器諧振腔。固體激光器(美國(guó)，Continuum，Powerlite 9030)對(duì)基頻光放大、二倍頻后產(chǎn)生單脈沖能量～800mJ，重復(fù)頻率30Hz的532.23nm激光輸出(線寬<0.006cm^-1)。擴(kuò)束鏡以8倍倍率放大入射激光束直徑及壓縮入射激光束發(fā)散角。電控發(fā)射臺(tái)(日本，Kohzu)具備二維調(diào)節(jié)能力，以>99.5％的反射率將水平來(lái)射激光準(zhǔn)確導(dǎo)向天頂方向。

光學(xué)接收與信號(hào)檢測(cè)單元由望遠(yuǎn)鏡、光闌、反射鏡、準(zhǔn)直鏡、分束鏡BS1、干涉濾光片IF3、匯聚鏡L3、探測(cè)器3、分束鏡BS2、干涉濾光片IF2、法布里-玻羅干涉儀FPI2、匯聚鏡L2、探測(cè)器2、干涉濾光片IF1、法布里-玻羅干涉儀FPI1、匯聚鏡L1、探測(cè)器1統(tǒng)組成?？ㄈ窳质酵h(yuǎn)鏡(美國(guó)，Meade)有效孔徑203.2mm，焦距2032mm，收集大氣后向散射光信號(hào)。光信號(hào)穿過(guò)光闌后由反射鏡轉(zhuǎn)折并照射準(zhǔn)直鏡，準(zhǔn)直鏡將來(lái)射光變?yōu)槠叫泄?。光闌(美國(guó)，Thorlabs)定位在望遠(yuǎn)鏡焦面上，直徑設(shè)置為0.8mm以控制系統(tǒng)視場(chǎng)為～0.4mrad。反射鏡(美國(guó)，Thorlabs)表面鍍膜，工作角度45°，對(duì)400-750nm范圍光反射率>99％。準(zhǔn)直鏡(美國(guó)，Edmund)有效焦距486.3mm，有效孔徑60mm。BS1將來(lái)射平行光分為兩路：反射10％信號(hào)光照射IF3，經(jīng)L3匯聚后由探測(cè)器3接收；透射剩余～90％信號(hào)照射BS2。BS2以1:1的比例反射與透射入射平行光：反射光通過(guò)相同參數(shù)的兩片IF2后照射FPI2，經(jīng)L2匯聚后由探測(cè)器2接收；透射光通過(guò)相同參數(shù)的兩片IF1后照射FPI1，經(jīng)L1匯聚后由探測(cè)器1接收。BS1(日本，Sigma)為定制品，工作角度45°，長(zhǎng)76mm，寬50mm，厚度～3mm。BS2(美國(guó)，Edmund)為消偏振分光晶體，邊長(zhǎng)50mm。

IF3、IF2和IF1都為訂制品，有效孔徑50mm。IF3(美國(guó)，Andover)中心波長(zhǎng)532.23nm，帶寬0.3nm，峰值透過(guò)率>50％，帶外抑制優(yōu)于3個(gè)量級(jí)。IF2(美國(guó)，Barr)中心波長(zhǎng)531.00nm，帶寬0.3nm，峰值透過(guò)率>50％，對(duì)帶外光(包括532.23nm彈性回波)抑制優(yōu)于3個(gè)量級(jí)；IF1(美國(guó)，Barr)中心波長(zhǎng)528.77nm，帶寬0.3nm，峰值透過(guò)率>35％，對(duì)帶外光(包括532.23nm彈性回波)抑制優(yōu)于3個(gè)量級(jí)。FPI2與FPI1為訂制品(美國(guó)，Tec Optics)，有效孔徑50mm，空氣隙間隔0.189mm，腔端面反射率～90％，自由光譜區(qū)～0.75nm，精細(xì)度～23。FPI2和FPI1采用溫度控制器(英國(guó)，Euroherm)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，溫控精度優(yōu)于0.1℃；采用電控旋轉(zhuǎn)臺(tái)(中國(guó)，賽凡光電)對(duì)工作角度進(jìn)行精細(xì)控制，步進(jìn)精度優(yōu)于1.25×10^-3度。最終，F(xiàn)PI2對(duì)531.00nm信號(hào)具有30％的峰值透過(guò)率，帶寬～30pm，同時(shí)對(duì)532.23nm彈性信號(hào)產(chǎn)生優(yōu)于2個(gè)量級(jí)的抑制，對(duì)531.18nm(對(duì)應(yīng)O₂分子J＝7譜線)和530.85nm(對(duì)應(yīng)O₂分子J＝9譜線)信號(hào)產(chǎn)生優(yōu)于1.5個(gè)量級(jí)的抑制；FPI1對(duì)528.77nm信號(hào)具有30％的峰值透過(guò)率，帶寬～30pm，對(duì)532.23nm彈性信號(hào)產(chǎn)生優(yōu)于2個(gè)量級(jí)的抑制，對(duì)528.91nm(對(duì)應(yīng)O₂分子J＝21譜線)和528.60nm(對(duì)應(yīng)O₂分子J＝23譜線)信號(hào)產(chǎn)生優(yōu)于1.5個(gè)量級(jí)的抑制。探測(cè)器3(日本，Hamamatsu，H6780)接收532.23nm彈性回波信號(hào)，量子效率～20％；探測(cè)器2(日本，Hamamatsu，H7422)接收N₂分子Anti-Stokes純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜J＝6譜線信號(hào)，對(duì)531.00nm光量子效率～40％；探測(cè)器1(日本，Hamamatsu，H7422)接收N₂分子Anti-Stokes純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜J＝16譜線信號(hào)，對(duì)528.77nm光量子效率～40％。

彈性通道采用窄帶干涉濾光片實(shí)現(xiàn)對(duì)彈性信號(hào)的提??；兩個(gè)Raman通道都組合相同參數(shù)的兩片窄帶干涉濾光片和一個(gè)FPI干涉儀，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣N₂分子Anti-Stokes純轉(zhuǎn)動(dòng)Raman譜J＝6和16兩支單譜線信號(hào)的提取。提取的兩路Raman單譜線信號(hào)比值準(zhǔn)確滿足(2)式，可用來(lái)獲取溫度剖面，并在理論上具備更高的測(cè)溫精度；兩路Raman單譜線信號(hào)中心波長(zhǎng)與彈性信號(hào)波長(zhǎng)偏差<4nm，可依據(jù)(6)式無(wú)需假設(shè)，準(zhǔn)確獲取氣溶膠消光系數(shù)和體后向散射系統(tǒng)剖面。

控制單元主要包括計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)通過(guò)一個(gè)自主開(kāi)發(fā)的軟件控制一個(gè)三通道的Licel瞬態(tài)記錄儀(德國(guó)，Licel)采集來(lái)自三個(gè)探測(cè)器的信號(hào)，通過(guò)一個(gè)自制的時(shí)序電路控制整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)自動(dòng)有序工作。Licel瞬態(tài)記錄儀同時(shí)以模擬(AD)和光子計(jì)數(shù)(PC)兩種模式記錄來(lái)自探測(cè)器的數(shù)據(jù)，通過(guò)一根網(wǎng)線將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)并自動(dòng)存儲(chǔ)。