CN103293533A - 一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统及观测方法 - Google Patents

一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统及观测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103293533A
CN103293533A CN2013101891174A CN201310189117A CN103293533A CN 103293533 A CN103293533 A CN 103293533A CN 2013101891174 A CN2013101891174 A CN 2013101891174A CN 201310189117 A CN201310189117 A CN 201310189117A CN 103293533 A CN103293533 A CN 103293533A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
pulse
observation
radar system
atmospheric ozone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013101891174A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103293533B (zh
Inventor
曹念文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Information Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Information Science and Technology filed Critical Nanjing University of Information Science and Technology
Priority to CN201310189117.4A priority Critical patent/CN103293533B/zh
Publication of CN103293533A publication Critical patent/CN103293533A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103293533B publication Critical patent/CN103293533B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统，包括主控制器、激光发射装置组、激光信号探测器、光束组合器、数据采集装置、以及终端装置，激光发射装置组包括至少两组激光发射器；其中，主控制器分别对各组激光发射器进行控制，各组激光发射器发射端分别与光束组合器的输入端相连接，实现采用多波长对对大气臭氧同时进行差分吸收观测与分析，实现高效率、高精度的实验观测效果；与此相应，本发明还涉及一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统的观测方法，基于本发明设计的激光雷达系统实现对大气臭氧的差分吸收观测，有效保证了实际差分吸收观测的工作效率。

Description

一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统及观测方法
技术领域
本发明涉及一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统及观测方法。
背景技术
目前大气臭氧的主要探测方法是采用差分吸收激光雷达技术，但主要还存在以下问题：现有技术中，一般采用一个固定的波长对对大气臭氧进行观测，对同一次实验观测过程中由于激光器输出、激光雷达回波信号的不稳定、探测器信号的不稳定，以及大气条件的不稳定等因素造成的随机误差欠考虑，即使考虑随机误差，需要采用长时间观测的方法，因而观测效率和精度都不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于大气臭氧观测，结构简单，具有高精度、高效率的激光雷达系统。
与此相应，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于本发明设计的激光雷达系统，具有高精度、高效率的大气臭氧观测方法。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统，包括主控制器、激光发射装置组、激光信号探测器、数据采集装置、以及终端装置；其中，主控制器分别与激光发射装置组、数据采集装置相连接，激光信号探测器经数据采集装置与终端装置相连接；所述激光发射装置组包括至少两组激光发射器，还包括光束组合器，主控制器分别与各组激光发射器相连接，各组激光发射器的发射端分别与光束组合器的输入端相连接。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括至少n-1个时钟延迟装置，n为所述激光发射器的组数，所述各组激光发射器与时钟延迟装置一一对应，所述主控制器分别经各个时钟延迟装置与各个激光发射器相连接；或者，所有激光发射器中，除其中任意一组激光发射器直接与主控制器相连接外，所述主控制器分别经各个时钟延迟装置与其余激光发射器相连接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述各组激光发射器还分别包括与之相对应的倍频器，各组激光发射器发射端经对应倍频器与光束组合器的输入端相连接。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括光电倍增管，所述激光信号探测器经光电倍增管与数据采集装置相连接，所述主控制器同时与光电倍增管相连接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述各组激光发射器包括相互连接的固体激光泵和染料激光器。
本发明所述一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）本发明设计的用于大气臭氧观测的激光雷达系统，结构简单，通过在同一组实验观测过程中，采用多波长对对大气臭氧同时进行差分吸收观测与分析，实现高效率、高精度的实验观测效果；且在同一组较短的观测时间内，通过多波长对同时测量，能够得到较高大气精度的臭氧浓度，有效降低实验观测中随机误差，提高大气臭氧观测的效率和精度；
（2）本发明设计的用于大气臭氧观测的激光雷达系统中，加入时钟延迟装置，能够有效保证了各个激光发射器触发时间的控制；
（3）本发明设计的用于大气臭氧观测的激光雷达系统中，针对激光发射器产生的激光脉冲采用倍频器进行倍频，增强激光脉冲的能量，有效保证了大气臭氧观测的精度。
与此相应，本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统的观测方法，包括如下步骤：
步骤1.所述主控制器分别对所述各组激光发射器进行同样控制，控制激光发射器交替输出对应至少两个不同波长的各个脉冲，且各组激光发射器输出的脉冲彼此相同；
步骤2.对所述用于大气臭氧观测的激光雷达系统进行校准；
步骤3.分别控制各组激光发射器输出的对应不同波长的脉冲构成各个异波长脉冲；控制各组激光发射器输出的对应不同波长的脉冲经光束组合器，在各组激光发射器之间构成各个异波长脉冲对；各个异波长脉冲和各个异波长脉冲对依脉冲时序，构成组合激光束射向大气中；
步骤4.射向大气中的组合激光束射经大气臭氧散射后，由激光信号探测器进行接收，发送给数据采集装置，数据采集装置将接收到的数据信息发送给终端装置对大气臭氧进行差分吸收观测。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤2包括如下步骤：
步骤⑴控制各组激光发射器输出的对应相同波长的脉冲经光束组合器，在各组激光发射器之间构成同波长脉冲对；
步骤⑵根据
Figure BDA00003216300800031
分别对各个同波长脉冲对进行测量，并根据测量结果对用于大气臭氧观测的激光雷达系统进行校准，其中，No3为大气臭氧浓度；Pon(R)，Pon(R+△R)分别为强吸收波长在R，R+△R处的回波强度,Poff(R)，Poff(R+△R)分别为弱吸收波长在R，R+△R处的回波强度，R和R+△R分别为大气中两个不同的距离位置，△R为空间分辨率。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤3中，将由所述激光发射器交替输出对应至少两个不同波长的各个脉冲分别经过倍频后，再输入光束组合器。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤4中，射向大气中的组合激光束射经大气臭氧散射后，由激光信号探测器接收，并经光电倍增管增强信号强度后，发送给数据采集装置。
本发明所述一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统的观测方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）本发明设计的用于大气臭氧观测的激光雷达系统的观测方法，基于本发明设计的激光雷达系统，能够实现在同一组实验观测过程中，采用多波长对对大气臭氧同时进行差分吸收观测，具有高精度、高效率的优点；且在同一组较短的观测时间内，通过多波长对同时测量，能够得到较高大气精度的臭氧浓度，有效降低实验观测中随机误差，提高大气臭氧观测的效率和精度；
（2）本发明设计的用于大气臭氧观测的激光雷达系统的观测方法中，针对由激光发射器发射的激光脉冲进行倍频，增强激光脉冲的能量，有效保证了系统对大气臭氧差分吸收观测的准确性。
附图说明
图1是本发明设计的用于大气臭氧观测的激光雷达系统的模块图；
图2是基于本发明设计的激光雷达系统的大气臭氧观测方法的流程图；
图3是本发明设计的用于大气臭氧观测的激光雷达系统及观测方法在实际应用过程中激光脉冲的选择示意图；
图4是本发明设计的用于大气臭氧观测的激光雷达系统及观测方法在实际应用过程中观测的多回波信号对示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明设计了一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统，包括主控制器、激光发射装置组、激光信号探测器、数据采集装置、以及终端装置；其中，主控制器分别与激光发射装置组、数据采集装置相连接，激光信号探测器经数据采集装置与终端装置相连接；所述激光发射装置组包括至少两组激光发射器，还包括光束组合器，主控制器分别与各组激光发射器相连接，各组激光发射器的发射端分别与光束组合器的输入端相连接。
本发明设计的用于大气臭氧观测的激光雷达系统，结构简单，通过在同一组实验观测过程中，采用多波长对对大气臭氧同时进行差分吸收观测与分析，实现高效率、高精度的实验观测效果；且在同一组较短的观测时间内，通过多波长对同时测量，能够得到较高大气精度的臭氧浓度，有效降低实验观测中随机误差，提高大气臭氧观测的效率和精度。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括至少n-1个时钟延迟装置，n为所述激光发射器的组数，所述各组激光发射器与时钟延迟装置一一对应，所述主控制器分别经各个时钟延迟装置与各个激光发射器相连接；或者，所有激光发射器中，除其中任意一组激光发射器直接与主控制器相连接外，所述主控制器分别经各个时钟延迟装置与其余激光发射器相连接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述各组激光发射器还分别包括与之相对应的倍频器，各组激光发射器发射端经对应倍频器与光束组合器的输入端相连接。
本发明设计的用于大气臭氧观测的激光雷达系统中，针对激光发射器产生的激光脉冲采用倍频器进行倍频，增强激光脉冲的能量，有效保证了大气臭氧观测的精度。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括光电倍增管，所述激光信号探测器经光电倍增管与数据采集装置相连接，所述主控制器同时与光电倍增管相连接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述各组激光发射器包括相互连接的固体激光泵和染料激光器。
与此相应，如图2所示，本发明设计了一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统的观测方法，包括如下步骤：
步骤1.所述主控制器分别对所述各组激光发射器进行同样控制，控制激光发射器交替输出对应至少两个不同波长的各个脉冲，且各组激光发射器输出的脉冲彼此相同；
步骤2.对所述用于大气臭氧观测的激光雷达系统进行校准；
步骤3.分别控制各组激光发射器输出的对应不同波长的脉冲构成各个异波长脉冲；控制各组激光发射器输出的对应不同波长的脉冲经光束组合器，在各组激光发射器之间构成各个异波长脉冲对；各个异波长脉冲和各个异波长脉冲对依脉冲时序，构成组合激光束射向大气中；
步骤4.射向大气中的组合激光束射经大气臭氧散射后，由激光信号探测器进行接收，发送给数据采集装置，数据采集装置将接收到的数据信息发送给终端装置对大气臭氧进行差分吸收观测。
本发明设计的用于大气臭氧观测的激光雷达系统的观测方法，基于本发明设计的激光雷达系统，能够实现在同一组实验观测过程中，采用多波长对对大气臭氧同时进行差分吸收观测，具有高精度、高效率的优点；且在同一组较短的观测时间内，通过多波长对同时测量，能够得到较高大气精度的臭氧浓度，有效降低实验观测中随机误差，提高大气臭氧观测的效率和精度。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤2包括如下步骤：
步骤⑴控制各组激光发射器输出的对应相同波长的脉冲经光束组合器，在各组激光发射器之间构成同波长脉冲对；
步骤⑵根据
Figure BDA00003216300800051
分别对各个同波长脉冲对进行测量，并根据测量结果对用于大气臭氧观测的激光雷达系统进行校准，其中，No3为大气臭氧浓度；Pon(R)，Pon(R+△R)分别为强吸收波长在R，R+△R处的回波强度,Poff(R)，Poff(R+△R)分别为弱吸收波长在R，R+△R处的回波强度，R和R+△R分别为大气中两个不同的距离位置，△R为空间分辨率。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤3中，将由所述激光发射器交替输出对应至少两个不同波长的各个脉冲分别经过倍频后，再输入光束组合器。
本发明设计的用于大气臭氧观测的激光雷达系统的观测方法中，针对由激光发射器发射的激光脉冲进行倍频，增强激光脉冲的能量，有效保证了系统对大气臭氧差分吸收观测的准确性。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤4中，射向大气中的组合激光束射经大气臭氧散射后，由激光信号探测器接收，并经光电倍增管增强信号强度后，发送给数据采集装置。
本发明设计的用于大气臭氧观测的激光雷达系统及观测方法在实际应用过程当中，如如图1所示，所述激光发射装置组包括第一激光发射器和第二激光发射器，主控制器直接与第一激光发射器相连接，同时，主控制器经时钟延迟装置和第二激光发射器相连接，第一激光发射器发射端和第二激光发射器发射端分别与光束组合器的输入端相连接。
根据本发明的优选技术方案：所述第一激光发射器和第二激光发射器中，全部或者其中一组激光发射器中包括与之相对应的时钟延迟装置，所述主控制器经该时钟延迟装置与该激光发射器相连接，本实施例中，即第二激光发射器中包括时钟延迟装置，即主控制器直接与第一激光发射器相连接，同时，主控制器经时钟延迟装置和第二激光发射器相连接。
根据本发明的优选技术方案：所述第一激光发射器发射端、第二激光发射器发射端分别经倍频器与光束组合器的输入端相连接。
根据本发明的优选技术方案：所述激光信号探测器经光电倍增管与数据采集装置相连接，所述主控制器同时与光电倍增管相连接。
根据本发明的优选技术方案：所述第一激光发射器和第二激光发射器分别包括相互连接的固体激光泵和染料激光器。
与此相应，如图2所示，本发明设计的用于大气臭氧观测的激光雷达系统的观测方法在实际应用过程当中，根据所述激光发射装置组包括第一激光发射器和第二激光发射器，即采用如下步骤：
步骤1.所述主控制器分别对所述第一激光发射器、第二激光发射器进行控制，控制第一激光发射器交替输出波长分别为A、B的两脉冲；控制第二激光发射器输出与第一激光发射器输出脉冲同样的两脉冲；
步骤2.对所述用于大气臭氧观测的激光雷达系统进行校准；
步骤3.控制由第一激光发射器输出波长分别为A、B的两脉冲构成DIAL1激光脉冲，控制由第二激光发射器输出波长分别为A、B的两脉冲构成DIAL2激光脉冲，DIAL1激光脉冲和DIAL2激光脉冲即异波长脉冲；控制由第一激光发射器输出波长为A的脉冲与由第二激光发射器输出波长为B的脉冲经光束组合器构成DIAL3激光脉冲，控制由第一激光发射器输出波长为B的脉冲与由第二激光发射器输出波长为A的脉冲经光束组合器构成DIAL4激光脉冲，DIAL3激光脉冲和DIAL4激光脉冲即异波长脉冲对；DIAL1激光脉冲、DIAL2激光脉冲、DIAL3激光脉冲和DIAL4激光脉冲依脉冲时序，构成组合激光束射向大气中；
步骤4.射向大气中的组合激光束射经大气臭氧散射后，由激光信号探测器进行接收，发送给数据采集装置，数据采集装置将接收到的数据信息发送给终端装置对大气臭氧进行差分吸收观测。
根据本发明的优选技术方案：所述步骤2包括如下步骤：
步骤⑴控制由第一激光发射器输出波长为A的脉冲与由第二激光发射器输出波长为A的脉冲经光束组合器构成DIAL01激光脉冲，控制由第一激光发射器输出波长为B的脉冲与由第二激光发射器输出波长为B的脉冲经光束组合器构成DIAL02激光脉冲，DIAL01激光脉冲和DIAL02激光脉冲即为同波长脉冲对；
步骤⑵根据对DIAL01激光脉冲或DIAL02激光脉冲进行测量，并根据测量结果对用于大气臭氧观测的激光雷达系统进行校准，其中，No3为大气臭氧浓度；Pon(R)，Pon(R+△R)分别为强吸收波长在R，R+△R处的回波强度,Poff(R)，Poff(R+△R)分别为弱吸收波长在R，R+△R处的回波强度，R和R+△R分别为大气中两个不同的距离位置，△R为空间分辨率。
根据本发明的优选技术方案：所述步骤3中，将由所述第一激光发射器输出波长分别为A、B的两脉冲、以及由所述第二激光发射器输出波长分别为A、B的两脉冲分别经过倍频后，再分别构成DIAL1激光脉冲、DIAL2激光脉冲、DIAL3激光脉冲和DIAL4激光脉冲。
根据本发明的优选技术方案：所述步骤4中，射向大气中的组合激光束射经大气臭氧散射后，由激光信号探测器接收，并经光电倍增管增强信号强度后，发送给数据采集装置。
本发明设计的用于大气臭氧观测的激光雷达系统及观测方法在实际应用过程当中，根据所述激光发射器包括第一激光发射器和第二激光发射器的具体实施例而言，按如下步骤进行操作：
步骤1.所述主控制器分别对所述第一激光发射器、第二激光发射器进行控制，控制第一激光发射器交替输出波长分别为288.10nm、289.83nm的两脉冲，脉冲的时间间隔为1/T(T为激光脉冲的输出频率)；控制第二激光发射器输出与第一激光发射器输出脉冲同样的两脉冲，即第二激光发射器同样交替输出波长分别为288.10nm、289.83nm的两脉冲，脉冲的时间间隔为1/T(T为激光脉冲的输出频率)，并控制第一激光发射器与第二激光发射器的触发时间相差△t；其间，主控制器可以通过时钟延迟装置对系统中的其它装置发送控制指令进行控制，控制各个激光发射器的触发时间；
步骤2.对所述用于大气臭氧观测的激光雷达系统进行校准，包括如下步骤：
步骤⑴控制由第一激光发射器输出波长为288.10nm的脉冲与由第二激光发射器输出波长为288.10nm的脉冲经光束组合器构成DIAL01激光脉冲，控制由第一激光发射器输出波长为289.83nm的脉冲与由第二激光发射器输出波长为289.83nm的脉冲经光束组合器构成DIAL02激光脉冲，DIAL01激光脉冲和DIAL02激光脉冲即同波长脉冲对；
步骤⑵根据
Figure BDA00003216300800081
①，对DIAL01激光脉冲或DIAL02激光脉冲进行测量，其中，No3为大气臭氧浓度；Pon(R)，Pon(R+△R)分别为强吸收波长在R，R+△R处的回波强度，Poff(R)，Poff(R+△R)分别为弱吸收波长在R，R+△R处的回波强度，R和R+△R分别为大气中两个不同的距离位置，△R为空间分辨率；当针对DIAL01激光脉冲进行测量时，公式①构成
Figure BDA00003216300800082
实际校准时，即设置DIAL01激光脉冲中的两个脉冲的波长为：λ1a=λ2a=288.10nm；同样，当针对DIAL02激光脉冲进行测量时，公式①构成
Figure BDA00003216300800083
实际校准时，即设置DIAL02激光脉冲中的两个脉冲的波长为：λ1b=λ2b=289.83nm；对DIAL01激光脉冲、DIAL02激光脉冲进行测量，并根据测量结果对用于大气臭氧观测的激光雷达系统进行校准，对于DIAL01激光脉冲或DIAL02激光脉冲来说，需要满足No3(R)在任何高度上为零，或者说这时No3(R)的廓线为零，否则光学系统存在系统误差，此时就需要对待发射激光脉冲进行调整，从而达到对光学系统进行校准的目的。其中，光学系统存在系统误差，其原因可能为：系统的激光脉冲光束质量达不到要求，有待于调试激光脉冲以达到标准；系统的两波长的激光脉冲光束不严格重合，不严格垂直于地表面射入大气中，激光脉冲光束方向与激光雷达望远镜的光轴不严格重合导致光束不完全落在望远镜的视场角内，需要对光路进行精确调试以确保两光束严格重合并且严格落在望远镜视场角内，则测量的被测大气才能认为是同一大气实体，即同一探测对象。
步骤3.控制由第一激光发射器输出波长分别为288.10nm、289.83nm的两脉冲构成DIAL1激光脉冲，控制由第二激光发射器输出波长分别为288.10nm、289.83nm的两脉冲构成DIAL2激光脉冲，DIAL1激光脉冲和DIAL2激光脉冲即异波长脉冲；控制由第一激光发射器输出波长为288.10nm的脉冲与由第二激光发射器输出波长为289.83nm的脉冲经光束组合器构成DIAL3激光脉冲，控制由第一激光发射器输出波长为289.83nm的脉冲与由第二激光发射器输出波长为288.10nm的脉冲经光束组合器构成DIAL4激光脉冲，DIAL3激光脉冲和DIAL4激光脉冲即为异波长脉冲对；DIAL1激光脉冲、DIAL2激光脉冲、DIAL3激光脉冲和DIAL4激光脉冲依脉冲时序，构成组合激光束射向大气中；
关于DIAL01激光脉冲、DIAL02激光脉冲、DIAL1激光脉冲、DIAL2激光脉冲、DIAL3激光脉冲、以及DIAL4激光脉冲的组合如图3所示。
步骤4.射向大气中的组合激光束射经大气臭氧散射后，由激光信号探测器进行接收，发送给数据采集装置，数据采集装置将接收到的数据信息发送给终端装置对大气臭氧进行差分吸收观测，如图4所示为观测的多回波信号对示意图，组成与四个波长相对应的回波信号派对对大气臭氧含量进行反演计算，实现对大气臭氧进行差分吸收观测。
本发明设计的用于大气臭氧观测的激光雷达系统及观测方法，结构简单，通过在同一组实验观测过程中，采用多波长对对大气臭氧同时进行差分吸收观测与分析，实现高效率、高精度的实验观测效果；且在同一组较短的观测时间内，通过多波长对同时测量，能够得到较高大气精度的臭氧浓度，有效降低实验观测中随机误差，提高大气臭氧观测的效率和精度。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (9)

1.一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统，包括主控制器、激光发射装置组、激光信号探测器、数据采集装置、以及终端装置；其中，主控制器分别与激光发射装置组、数据采集装置相连接，激光信号探测器经数据采集装置与终端装置相连接；其特征在于：所述激光发射装置组包括至少两组激光发射器，还包括光束组合器，主控制器分别与各组激光发射器相连接，各组激光发射器的发射端分别与光束组合器的输入端相连接。
2.根据权利要求1所述一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统，其特征在于：还包括至少n-1个时钟延迟装置，n为所述激光发射器的组数，所述各组激光发射器与时钟延迟装置一一对应，所述主控制器分别经各个时钟延迟装置与各个激光发射器相连接；或者，所有激光发射器中，除其中任意一组激光发射器直接与主控制器相连接外，所述主控制器分别经各个时钟延迟装置与其余激光发射器相连接。
3.根据权利要求1所述一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统，其特征在于：所述各组激光发射器还分别包括与之相对应的倍频器，各组激光发射器发射端经对应倍频器与光束组合器的输入端相连接。
4.根据权利要求1所述一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统，其特征在于：还包括光电倍增管，所述激光信号探测器经光电倍增管与数据采集装置相连接，所述主控制器同时与光电倍增管相连接。
5.根据权利要求1所述一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统，其特征在于：所述各组激光发射器包括相互连接的固体激光泵和染料激光器。
6.一种基于权利要求1至5中任意一项所述激光雷达系统的大气臭氧观测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1.所述主控制器分别对所述各组激光发射器进行同样控制，控制激光发射器交替输出对应至少两个不同波长的各个脉冲，且各组激光发射器输出的脉冲彼此相同；
步骤2.对所述用于大气臭氧观测的激光雷达系统进行校准；
步骤3.分别控制各组激光发射器输出的对应不同波长的脉冲构成各个异波长脉冲；控制各组激光发射器输出的对应不同波长的脉冲经光束组合器，在各组激光发射器之间构成各个异波长脉冲对；各个异波长脉冲和各个异波长脉冲对依脉冲时序，构成组合激光束射向大气中；
步骤4.射向大气中的组合激光束射经大气臭氧散射后，由激光信号探测器进行接收，发送给数据采集装置，数据采集装置将接收到的数据信息发送给终端装置对大气臭氧进行差分吸收观测。
7.根据权利要求6所述一种激光雷达系统的大气臭氧观测方法，其特征在于：所述步骤2包括如下步骤：
步骤⑴控制各组激光发射器输出的对应相同波长的脉冲经光束组合器，在各组激光发射器之间构成同波长脉冲对；
步骤⑵根据
Figure FDA00003216300700021
分别对各个同波长脉冲对进行测量，并根据测量结果对用于大气臭氧观测的激光雷达系统进行校准，其中，No3为大气臭氧浓度；Pon(R)，Pon(R+△R)分别为强吸收波长在R，R+△R处的回波强度,Poff(R)，Poff(R+△R)分别为弱吸收波长在R，R+△R处的回波强度，R和R+△R分别为大气中两个不同的距离位置，△R为空间分辨率。
8.根据权利要求6所述一种激光雷达系统的大气臭氧观测方法，其特征在于：所述步骤3中，将由所述激光发射器交替输出对应至少两个不同波长的各个脉冲分别经过倍频后，再输入光束组合器。
9.根据权利要求6所述一种激光雷达系统的大气臭氧观测方法，其特征在于：所述步骤4中，射向大气中的组合激光束射经大气臭氧散射后，由激光信号探测器接收，并经光电倍增管增强信号强度后，发送给数据采集装置。
CN201310189117.4A 2013-05-20 2013-05-20 一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统及观测方法 Expired - Fee Related CN103293533B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310189117.4A CN103293533B (zh) 2013-05-20 2013-05-20 一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统及观测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310189117.4A CN103293533B (zh) 2013-05-20 2013-05-20 一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统及观测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103293533A true CN103293533A (zh) 2013-09-11
CN103293533B CN103293533B (zh) 2015-09-23

Family

ID=49094725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310189117.4A Expired - Fee Related CN103293533B (zh) 2013-05-20 2013-05-20 一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统及观测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103293533B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104199046A (zh) * 2014-09-28 2014-12-10 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种双光束全波段探测激光雷达
CN107966712A (zh) * 2017-11-20 2018-04-27 北京空间机电研究所 一种用于痕量气体柱浓度探测的对地观测激光雷达

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1303011A (zh) * 2001-02-20 2001-07-11 中国科学院安徽光学精密机械研究所 适用于差分吸收激光雷达测污染气体的激光源方法
CN102221692A (zh) * 2011-03-23 2011-10-19 南京信息工程大学 差分吸收激光雷达光学系统的定标方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1303011A (zh) * 2001-02-20 2001-07-11 中国科学院安徽光学精密机械研究所 适用于差分吸收激光雷达测污染气体的激光源方法
CN102221692A (zh) * 2011-03-23 2011-10-19 南京信息工程大学 差分吸收激光雷达光学系统的定标方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
胡顺星: "L625差分吸收激光雷达探测对流层臭氧", 《光学学报》, vol. 24, no. 5, 31 May 2004 (2004-05-31), pages 597 - 601 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104199046A (zh) * 2014-09-28 2014-12-10 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种双光束全波段探测激光雷达
CN107966712A (zh) * 2017-11-20 2018-04-27 北京空间机电研究所 一种用于痕量气体柱浓度探测的对地观测激光雷达
CN107966712B (zh) * 2017-11-20 2019-11-12 北京空间机电研究所 一种用于痕量气体柱浓度探测的对地观测激光雷达

Also Published As

Publication number Publication date
CN103293533B (zh) 2015-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101828128B (zh) 距离测量仪器和方法
CN102288972B (zh) 三波长实时定标激光雷达装置
CN103033944A (zh) 脉冲激光器偏振合束装置
CN203012249U (zh) 脉冲激光器偏振合束装置
CN103823221A (zh) 脉冲激光相干测风雷达
CN101929880B (zh) 一种新型布里渊光时域分析器
CN110440918B (zh) 一种空间高分辨的光丝荧光光谱成像与定位方法及系统
CN102623880B (zh) 一种基于种子注入式激光器的种子光进行激光频率锁定的装置
CN104019836A (zh) 基于相干双脉冲对序列技术布里渊光时域分析仪及利用该分析仪抑制共模噪声的方法
CN107462849B (zh) 一种基于原子能级的射频线传输因子的测量装置及方法
CN110579724A (zh) 一种多通道脉冲泵浦原子磁力传感装置
CN108761429A (zh) 一种调频连续波激光雷达调频非线性高精度实时校正方法
CN107390201B (zh) 测风激光雷达硬靶标校系统
CN104458215A (zh) 一种光纤延迟线的延迟时间测量电路
CN108106643A (zh) 基于光学啁啾链的超快分布式布里渊光学时域分析仪
CN102262224A (zh) 调幅波锁相式激光测距方法与装置
CN206671566U (zh) 一种多波长偏振拉曼激光雷达系统
CN103148940A (zh) 一种光异步采样信号测量的方法和系统
CN102680404A (zh) 一种泵浦探测的方法和系统
CN108287132A (zh) 一种太赫兹异步高速扫描系统触发信号产生装置及方法
CN104914443B (zh) 一种快速扫描的高精度激光测距方法
CN105181590A (zh) 一种基于飞秒激光的探测超快现象的共光路干涉装置
CN103293533A (zh) 一种用于大气臭氧观测的激光雷达系统及观测方法
CN203965129U (zh) 扫描共焦腔f-p干涉仪自由光谱范围测量系统
CN111750989A (zh) 多尺度时间分辨光谱仪

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150923

Termination date: 20180520