CN108828553A - 一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置 - Google Patents

一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置 Download PDF

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袁大鹏
许锦
罗宁宁
张余宝
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Abstract

本发明提供一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置。包括种子注入式固体脉冲激光器、偏振分光镜、波片、聚焦系统、压力舱、液压控制系统、显示系统、反射镜、凸透镜、窄带滤波器、F‑P标准具、ICCD、DG535、信号处理系统。上述系统装置的具体过程是种子注入式固体脉冲激光器发射出532nm的激光束，经过1/2波片后，激光束变为水平偏振光，通过偏振分光镜，激光束再经过1/4波片、聚焦系统，入射到压力舱中，聚焦产生后向受激布里渊散射光谱，受激布里渊散射光依次通过1/4波片、偏振分光镜、反射镜、F‑P标准具后，进入ICCD信号采集系统，并由信号处理系统对ICCD采集的信号进行处理分析。

Description

一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置
技术领域
本发明涉及一种光学模拟探测系统，具体为一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置。
背景技术
本发明作为一种光学系统装置，主要是通过模拟深海压强环境来探索改进受激布里渊散射激光雷达系统，以用于未来实际海洋环境探测。水深及其对应的水体特征参数（如温度、盐度、密度、粘滞系数等）是海洋探测的主要对象，通过对水深及相关水体特征参数的采集、测量和分析可以帮助获取海洋各环境参数的时空分布和变化规律。而海洋环境参数监测技术是认识、开发和利用海洋资源的重要手段，在海洋水文观测、海洋气象观测、海洋生物调查，以及海洋资源开发与利用、海洋环境保护、海洋灾害、海洋军事应用等方面都有重大意义，因此，海洋环境参数监测技术相继被世界各国列为重大研究课题。水深与水体特征参数之间的相互关联性对受激布里渊散射特性的影响缺少相应的研究，也没有相对应的实验验证，但这也恰恰是受激布里渊散射激光雷达用于海洋遥感测量中不可回避的本质问题。水中的受激布里渊散射既受大气环境因素（温度、湿度及气压）影响，也与水体的温度、盐度、浑浊度以及水中的气泡等因素有关。在实际海洋环境中，海水温度、盐度及密度等水体本身的特征参数会随着水深（或压强）的变化而变化，对于不同的水深，水体特征参数不同，对受激布里渊散射激光雷达探测性能的影响也会不同。因此，在建立模型过程中不能孤立地分析其中某一项参数的影响。本发明的思想在于创新性的结合海洋环境的实际情况，通过压力舱系统来模拟深海环境条件，以用于研究深海环境下水体特征参数的变化对受激布里渊散射激光雷达系统探测的影响，为未来激光雷达系统用于深海探测打下基础。
发明内容
本发明的目的在于提供一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置，通过液压控制系统来改变压力舱内海水压强及温度，信号采集装置持续采集受激布里渊散射信号，经过反演，可得到受激布里渊散射光谱特性与压强、温度之间的关系。
本发明采用的技术方案如下：一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置，包括种子注入式固体脉冲激光器（01）、1/2波片（02）、偏振分光镜（03）、1/4波片（04）、聚焦系统（05）、压力舱（06）、液压控制系统（07）、显示系统（08）、反射镜（09）、凸透镜（10）、窄带滤波器（11）、F-P标准具（12）、ICCD（13）、DG535（14）、信号处理系统（15）。上述系统装置的具体过程是种子注入式固体脉冲激光器（01）发射出532nm的激光束，经过1/2波片（02）后，激光束变为水平偏振光，通过偏振分光镜（03），偏振分光镜对水平光高透，对垂直偏振光高反，激光束再经过1/4波片（04）、聚焦系统（05），入射到压力舱中，聚焦产生后向受激布里渊散射光谱，受激布里渊散射光依次通过1/4波片（04）、偏振分光镜（03）、反射镜（09）、F-P标准具（12）后，进入ICCD信号采集系统（13），并由信号处理系统（15）对ICCD采集的信号进行处理分析。通过液压控制系统来改变压力舱内海水压强及温度，信号采集装置持续采集受激布里渊散射信号，经过反演，可得到受激布里渊散射光谱特性与压强、温度之间的关系。
种子注入式固体脉冲激光器的脉冲宽度为8ns，频率为10Hz，光束发散角为0.45mrad；偏振分光镜对于水平偏振光高透，对于垂直偏振光高反；F-P标准具的自由光谱范围是20.1GHz；信号接收和时序控制系统分别为ICCD（13）和DG535（14）。
压力舱筒长1000毫米，直径150毫米，水平放置，两端有透光玻璃窗口。
透光玻璃窗口透光率≥90%，单位面积抗压大于20MPa。
压力舱和液压控制系统可模拟深海0-2000米水深压强，温度控制系统温度范围为0-40℃，增压流量为2.5L/min。
压强控制精度为0.1%，温度控制精度为0.1℃。
本发明的优点是：能够模拟深海环境，通过分析受激布里渊散射光谱来获取模拟深海环境下的水体特征参数（如温度、粘滞系数、声速等）。
附图说明
图1是本发明的系统结构图。
图1所示：种子注入式固体脉冲激光器（01）、1/2波片（02）、偏振分光镜（03）、1/4波片（04）、聚焦系统（05）、压力舱（06）、液压控制系统（07）、显示系统（08）、反射镜（09）、凸透镜（10）、窄带滤波器（11）、F-P标准具（12）、ICCD（13）、DG535（14）、信号处理系统（15）。
具体实施方式
①具体过程是种子注入式固体脉冲激光器（01）发射出532nm的激光束，经过1/2波片（02）后，激光束变为水平偏振光，通过偏振分光镜（03），激光束再经过1/4波片（04）、聚焦系统（05），入射到压力舱中，聚焦产生后向受激布里渊散射光谱，受激布里渊散射光依次通过1/4波片（04）、偏振分光镜（03）、反射镜（09）、F-P标准具（12）后，进入ICCD信号采集系统（13），并由信号处理系统（15）对ICCD采集的信号进行处理分析。通过液压控制系统来改变压力舱内海水压强及温度，信号采集装置持续采集受激布里渊散射信号，经过反演，可得到受激布里渊散射光谱特性与压强、温度之间的关系。
②本发明涉及一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置，其特点是种子注入式固体脉冲激光器的脉冲宽度为8ns，频率为10Hz，光束发散角为0.45mrad；偏振分光镜对于水平偏振光高透，对于垂直偏振光高反；F-P标准具的自由光谱范围是20.1GHz；信号接收和时序控制系统分别为ICCD和DG535。
③本发明涉及一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置，其特点是压力舱筒长1000毫米，直径150毫米，水平放置，两端有透光玻璃窗口。
④本发明涉及一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置，其特点是透光玻璃窗口透光率≥90%，单位面积抗压大于20MPa。
⑤本发明涉及一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置，其特点是压力舱和液压控制系统可模拟深海0-2000米水深压强，温度控制系统温度范围为0-40℃，增压流量为2.5L/min。
⑥本发明涉及一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置，其特点是压强控制精度为0.1%，温度控制精度为0.1℃。

Claims (6)

1.一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置，包括种子注入式固体脉冲激光器（01）、1/2波片（02）、偏振分光镜（03）、1/4波片（04）、聚焦系统（05）、压力舱（06）、液压控制系统（07）、显示系统（08）、反射镜（09）、凸透镜（10）、窄带滤波器（11）、F-P标准具（12）、ICCD（13）、DG535（14）、信号处理系统（15）；其特征在于上述系统装置的具体过程是：种子注入式固体脉冲激光器（01）发射出532nm的激光束，经过1/2波片（02）后，激光束变为水平偏振光，通过偏振分光镜（03），激光束再经过1/4波片（04）、聚焦系统（05），入射到压力舱中，聚焦产生后向受激布里渊散射光谱，受激布里渊散射光依次通过1/4波片（04）、偏振分光镜（03）、反射镜（09）、F-P标准具（12）后，进入ICCD信号采集系统（13），并由信号处理系统（15）对ICCD采集的信号进行处理分析；通过液压控制系统来改变压力舱内海水压强及温度，信号采集装置持续采集受激布里渊散射信号，经过反演，可得到受激布里渊散射光谱特性与压强、温度之间的关系。
2.如权利要求1所述的一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置，其特征在于：种子注入式固体脉冲激光器的脉冲宽度为8ns，频率为10Hz，光束发散角为0.45mrad；偏振分光镜对于水平偏振光高透，对于垂直偏振光高反；F-P标准具的自由光谱范围是20.1GHz；信号接收和时序控制系统分别为ICCD（13）和DG535（14）。
3.如权利要求1所述的一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置，其特征在于压力舱筒长1000毫米，直径150毫米，水平放置，两端有透光玻璃窗口。
4.如权利要求1所述的一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置，其特征在于透光玻璃窗口透光率≥90%，单位面积抗压大于20MPa。
5.如权利要求1所述的一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置，其特征在于压力舱和液压控制系统可模拟深海0-2000米水深压强，温度控制系统温度范围为0-40℃，增压流量为2.5L/min。
6.如权利要求1所述的一种受激布里渊散射激光雷达模拟深海探测的系统装置，其特征在于压强控制精度为0.1%，温度控制精度为0.1℃。
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