1.一種全天時準確測量大氣溫度和氣溶膠參數(shù)的激光雷達系統(tǒng),包括發(fā)射單元、光學接收與信號檢測單元、控制單元;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;光學接收與信號檢測單元收集來自大氣物質(zhì)的后向散射光;控制單元保障整個雷達系統(tǒng)有序工作,其特征在于: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;光學接收與信號檢測單元中兩個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Raman譜J=6和16兩支單譜線信號,對532.23nm附近光產(chǎn)生優(yōu)于8個量級的抑制,對鄰近O2分子譜線信號產(chǎn)生優(yōu)于1.5個量級的抑制;系統(tǒng)視場~0.4mrad,彈性通道帶寬0.3nm,雙Raman通道帶寬~30pm,具備全天時工作能力。
2.如權(quán)利要求1所述的一種全天時準確測量大氣溫度和氣溶膠參數(shù)的激光雷達系統(tǒng),其特征在于:所述發(fā)射單元包括種子激光器、固體激光器、擴束鏡、發(fā)射臺;
種子激光器產(chǎn)生極窄線寬的1064nm紅外基頻光;基頻光由光纖導(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)生線寬<0.006cm-1,單脈沖能量~800mJ,重復(fù)頻率30Hz的532.23nm激光輸出;擴束鏡以8倍倍率放大來射激光直徑和壓縮來射激光發(fā)散角;發(fā)射臺以>99.5%的反射率將水平來射激光導(dǎo)向天頂方向。
3.如權(quán)利要求2所述的一種全天時準確測量大氣溫度和氣溶膠參數(shù)的激光雷達系統(tǒng),其特征在于:所述光學接收與信號檢測單元包括望遠鏡、光闌、反射鏡、準直鏡、分束鏡BS1、干涉濾光片IF3、匯聚鏡L3、探測器3、分束鏡BS2、干涉濾光片IF2、法布里-玻羅干涉儀FPI2、匯聚鏡L2、探測器2、干涉濾光片IF1、法布里-玻羅干涉儀FPI1、匯聚鏡L1、探測器1;
望遠鏡收集大氣后向散射光信號;光信號穿過光闌后由反射鏡轉(zhuǎn)折并照射準直鏡,準直鏡將來射光變?yōu)槠叫泄?;光闌定位在望遠鏡焦面上,直徑設(shè)置為0.8mm以控制系統(tǒng)視場為~0.4mrad;BS1反射10%入射信號光照射IF3,經(jīng)L3匯聚后由探測器3接收;BS1透射剩余~90%入射信號光照射BS2;BS2以1:1的比例反射與透射入射平行光;BS2反射的光信號通過兩片相同參數(shù)的IF2后照射FPI2,經(jīng)L2匯聚后由探測器2接收;BS2透射的光信號通過兩片相同參數(shù)的IF1后照射FPI1,經(jīng)L1匯聚后由探測器1接收。
4.如權(quán)利要求3所述的一種全天時準確測量大氣溫度和氣溶膠參數(shù)的激光雷達系統(tǒng),其特征在于:所述控制單元包括計算機,對采集數(shù)據(jù)進行存儲及通過時序電路保障整個雷達系統(tǒng)自動有序工作;
計算機控制一個三通道的Licel瞬態(tài)記錄儀采集來自三個探測器的信號,通過一個時序電路控制整個雷達系統(tǒng)自動有序工作;Licel瞬態(tài)記錄儀同時以模擬和光子計數(shù)兩種工作模式記錄來自探測器1、探測器2和探測器3的原始數(shù)據(jù),記錄的數(shù)據(jù)通過一根網(wǎng)線傳輸至計算機并得以自動存儲。
5.如權(quán)利要求4所述的一種全天時準確測量大氣溫度和氣溶膠參數(shù)的激光雷達系統(tǒng),其特征在于:
所述IF3有效孔徑50mm,中心波長532.23nm,帶寬0.3nm,峰值透過率>50%,帶外抑制優(yōu)于3個量級;
所述IF2有效孔徑50mm,中心波長531.00nm,帶寬0.3nm,峰值透過率>50%,對包括532.23nm彈性回波的帶外光抑制優(yōu)于3個量級;
所述IF1有效孔徑50mm,中心波長528.77nm,帶寬0.3nm,峰值透過率>35%,對包括532.23nm彈性回波的帶外光抑制優(yōu)于3個量級;
所述FPI2與FPI1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,精細度23;FPI2通過精細溫度和角度控制,對531.00nm信號具有30%的峰值透過率,帶寬~30pm,對532.23nm彈性信號產(chǎn)生優(yōu)于2個量級的抑制,對O2分子J=7的531.18nm譜線信號和J=9的530.85nm譜線信號產(chǎn)生優(yōu)于1.5個量級的抑制;FPI1通過精細溫度和角度控制,對528.77nm信號具有30%的峰值透過率,帶寬~30pm,對532.23nm彈性信號產(chǎn)生優(yōu)于2個量級的抑制,對O2分子J=21的528.91nm譜線信號和J=23的528.60nm譜線信號產(chǎn)生優(yōu)于1.5個量級的抑制;
所述探測器3實現(xiàn)對彈性回波信號的接收,探測器2實現(xiàn)對N2分子Anti-Stokes純轉(zhuǎn)動Raman譜J=6譜線信號的提取,探測器1實現(xiàn)對N2分子Anti-Stokes純轉(zhuǎn)動Raman譜J=16譜線信號的提取。