CN115032654A - 基于rtp晶体电光开关的测温激光雷达 - Google Patents

基于rtp晶体电光开关的测温激光雷达 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于RTP晶体电光开关的测温激光雷达，包括激光发射装置，用于周期性地发射激光；接收望远镜，用于接收激光在大气环境的相互作用下生成的散射回波信号；基于RTP晶体电光开关的后继光路，包括：第一支路，用于经由第一RTP晶体电光开关对散射回波信号中的S偏振光的偏振态进行调整，以输出第一支路信号；第二支路，用于经由第二RTP晶体电光开关对散射回波信号中的P偏振光的偏振态进行调整，以输出第二支路信号；第二偏振分束晶体，用于将第一支路信号和第二支路信号转换为输出光信号；光电探测装置，用于将每个周期内的输出光信号转换为输出电信号，以便于外部计算机根据输出电信号确定大气环境的温度。

Description

基于RTP晶体电光开关的测温激光雷达
技术领域
本发明实施例涉及光学遥感技术领域，更具体地，涉及一种基于RTP晶体电光开关的测温激光雷达。
背景技术
利用激光雷达技术进行大气参数探测是一种先进的光学主动遥感技术，其具有时空分辨率高的优异特征。大气温度测量是激光雷达应用的一个重要方向，不同的探测原理可是实现对不同高度范围的大气温度测量。对于对流层温度的测量，通常采用转动拉曼激光雷达技术，可以实现0-35km高度范围的大气温度测量。对于平流层和中间层温度的测量，通常采用瑞利激光雷达技术，可以实现30-80km高度范围的大气温度测量。此外，振动拉曼激光雷达也可实现30km以下温度的测量，但精度稍低。
目前，对于不同高度温度测量都是采取单独分立激光雷达系统。而激光雷达由发射机、接收机和采集控制系统组成，如果使用单独分立激光雷达系统对不同高度的大气温度进行测量，则使得测温系统占用较多的资源，成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于RTP晶体电光开关的测温激光雷达，包括：
激光发射装置，用于周期性地向大气环境发射预设波长的激光；
接收望远镜，用于接收上述激光在上述大气环境的相互作用下生成的散射回波信号；
基于RTP晶体电光开关的后继光路，包括：
第一支路，用于经由第一RTP晶体电光开关对上述散射回波信号中的S偏振光的偏振态进行调整，以输出第一支路信号；
第二支路，用于经由第二RTP晶体电光开关对上述散射回波信号中的P偏振光的偏振态进行调整，以输出第二支路信号；
第二偏振分束晶体，用于将上述第一支路信号和上述第二支路信号转换为输出光信号，其中，一个周期内的上述输出光信号包括采取后继光路时分复用方式以实现同时获得瑞利散射光信号和转动拉曼光信号；
光电探测装置，用于将每个周期内的上述输出光信号转换为输出电信号，以便于外部计算机根据上述输出电信号确定上述大气环境的温度。
根据本发明的实施例，上述第一RTP晶体电光开关，用于在调制电信号的作用下，对上述S偏振光的偏振态进行调整，以得到偏振态为p-偏振的第一过渡信号；
上述第一支路还包括：第一半波片，用于将上述第一过渡信号转换为偏振态类型为s-偏振的上述第一支路信号。
根据本发明的实施例，上述第二RTP晶体电光开关用于在调制电信号的作用下，对上述P偏振光的偏振态进行调整，以得到偏振态为s-偏振的第二过渡信号；
上述第二支路还包括：第二半波片，用于将上述第二过渡信号转换为偏振态类型为p-偏振的上述第二支路信号。
根据本发明的实施例，在上述后继光路对上述散射回波信号的偏振态进行调整的情况下，上述后继光路输出的上述瑞利散射光信号被上述光电探测装置所探测，上述转动拉曼光信号被抑制；
在上述后继光路对上述散射回波信号的偏振态不进行调整的情况下，上述后继光路输出的上述瑞利散射光信号被抑制，上述转动拉曼光信号被上述光电探测装置所探测。
根据本发明的实施例，上述后继光路还包括：
准直透镜，用于将上述散射回波信号转换为准平行光的新的散射回波信号；和/或
第一偏振分束晶体，用于将上述散射回波信号转换为上述S偏振光和上述P偏振光。
根据本发明的实施例，上述第一支路还包括：
第一反射镜，用于将上述第一偏振分束晶体输出的上述S偏振光反射至上述第一RTP晶体电光开关中；
第二反射镜，用于将上述第一支路信号反射至上述第二偏振分束晶体中。
根据本发明的实施例，每个周期内的上述输出电信号间隔地包括瑞利散射电信号或转动拉曼电信号；
其中，上述光电探测装置包括：
第一光电探测模块，用于将上述瑞利散射光信号转换为上述瑞利散射电信号；
第二光电探测模块，用于将上述转动拉曼光信号转换为上述转动拉曼电信号。
根据本发明的实施例，上述转动拉曼电信号包括高阶转动拉曼电信号和低阶转动拉曼电信号；
其中，上述第二光电探测模块包括：
分光片，用于将上述转动拉曼光信号转换为高阶转动拉曼光信号和低阶转动拉曼光信号；
第一光电探测单元，用于将上述高阶转动拉曼光信号转换为上述高阶转动拉曼电信号；
第二光电探测单元，用于将上述低阶转动拉曼光信号转换为上述低阶转动拉曼电信号。
根据本发明的实施例，上述第一光电探测模块、上述第一光电探测单元和上述第二光电探测单元中的任一个均包括：
滤光片，上述第一光电探测模块中的上述滤光片用于过滤除瑞利散射光信号以外的所有噪声信号，上述第一光电探测单元中的上述滤光片用于过滤除高阶转动拉曼光信号以外的所有噪声信号，上述第二光电探测单元中的上述滤光片用于过滤除低阶转动拉曼光信号以外的所有噪声信号；
汇聚透镜，用于对光信号进行光斑的汇聚，以得到汇聚光信号，以满足探测器靶面要求；
光电倍增管，上述第一光电探测模块中的上述光电倍增管用于将与上述瑞利散射光信号对应的上述汇聚光信号转换为上述瑞利散射电信号，上述第一光电探测单元中的上述光电倍增管用于将与上述高阶转动拉曼光信号对应的上述汇聚光信号转换为上述高阶转动拉曼电信号，上述第二光电探测单元中的上述光电倍增管用于将与上述低阶转动拉曼光信号对应的上述汇聚光信号转换为上述低阶转动拉曼电信号。
根据本发明的实施例，上述激光发射装置包括：
激光器，用于生成上述测温激光雷达所需的激光；
发射耦合光路，用于将上述激光以预设发射角向上述大气环境发射。
根据本发明的实施例，通过在一个测温激光雷达内利用基于RTP晶体电光开关的后继光路对接收望远镜接收的散射回波信号进行调制，以同步生成用于测量不同高度的大气环境的温度的瑞利散射光信号和转动拉曼光信号，最终可以利用计算机进行温度的测量，实现了对不同高度的大气环境温度的同步测量，避免了使用多个雷达分别对不同高度的大气环境的温度进行测量造成的系统资源占用多、成本高的问题。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了根据本发明实施例的测温激光雷达的原理示意图；
图2示出了根据本发明另一实施例的测温激光雷达的原理示意图；
图3示出了根据本发明实施例的基于RTP晶体电光开关的后继光路和光电探测装置原理示意图；
图4示出了根据本发明实施例的测温激光雷达的工作时序图A；
图5示出了根据本发明实施例的测温激光雷达的工作时序图B；
图6示出了根据本发明实施例的测温激光雷达的工作时序图C；
图7示出了根据本发明实施例的测温激光雷达的工作时序图D。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定，实施例中记载的各个特征可进行组合，形成多个可选方案。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1示出了根据本发明实施例的测温激光雷达1000的原理示意图。
如图1所示，基于RTP晶体电光开关的测温激光雷达1000可以包括激光发射装置100、接收望远镜200、基于RTP晶体电光开关的后继光路300和光电探测装置400。
激光发射装置100，用于周期性地向大气环境发射预设波长的激光。
接收望远镜200，用于接收激光在大气环境的相互作用下生成的散射回波信号。
基于RTP晶体电光开关的后继光路300可以包括第一支路310、第二支路320和第二偏振分束晶体330。其中，第一支路310用于经由第一RTP晶体电光开关311对散射回波信号中的S偏振光的偏振态进行调整，以输出第一支路信号。第二支路320用于经由第二RTP晶体电光开关321对散射回波信号中的P偏振光的偏振态进行调整，以输出第二支路信号。第二偏振分束晶体330用于将第一支路信号和第二支路信号转换为输出光信号，其中，一个周期内的输出光信号可以包括采取后继光路时分复用方式以实现同时获得瑞利散射光信号和转动拉曼光信号。
光电探测装置400，用于将每个周期内的输出光信号转换为输出电信号，以便于外部计算机根据输出电信号确定大气环境的温度。
根据本发明的实施例，预设波长可以包括但不限于532nm和355nm等。
根据本发明的实施例，散射回波信号可以包括但不限于来自大气分子的瑞利散射后向回波信号（即瑞利散射光信号）和氮气分子纯转动拉曼后向散射回波信号（即转动拉曼光信号），其中，本发明的测温激光雷达1000根据瑞利散射光信号确定大气环境中平流层和中间层的温度，高度范围约30-80km，测温激光雷达1000根据转动拉曼光信号确定大气环境中对流层的温度，高度范围约0-35km。
根据本发明的实施例，RTP晶体：磷酸钛氧铷（RbTiOPO4，RTP）是KTP（钛氧磷酸钾）同构晶体。RTP晶体的透光波段为350-4500nm, 其具有较高的介电常数和电阻率，以及较高的激光损伤阈值和极低的压电振铃效应，适用于激光的电光调制。RTP晶体通过外部施加半波电压信号，可将入射的偏振光改变π/2相位，通过控制施加电压的时间实现低空信号的抑制和高空信号的接收。
根据本发明的实施例，接收望远镜200可以包括但不限于垂直探测望远镜，例如牛顿反射式望远镜，牛顿反射式望远镜的主镜和次镜都镀有高反膜，在瑞利后向散射回波信号和纯转动拉曼后向散射回波信号都有很高反射率，在牛顿反射式望远镜的焦点处设置光纤连接接口，光纤连接接口通过光纤与后继光路300连接，其中，光纤的直径大小和数值孔径由测温激光雷达1000系统所需的视场角确定，光纤可以采用端面镀膜的石英光纤。
根据本发明的实施例，第二偏振分束晶体330可以是一个偏振分束棱镜。
根据本发明的实施例，S偏振光和P偏振光：当光线以非垂直角度穿透光学元件（如分光镜）的表面时，反射和透射特性均依赖于偏振现象。这种情况下，使用的坐标系是用含有输入和反射光束的那个平面定义的。如果光线的偏振矢量在这个平面内，则称为p-偏振（即P偏振光），如果偏振矢量垂直于该平面，则称为s-偏振（即S偏振光）。任何一种输入偏振状态都可以表示为s和p分量的矢量和。
根据本发明的实施例，第一RTP晶体电光开关311未施加半波电压信号时，第一支路信号与输入第一RTP晶体电光开关311的S偏振光相同，在施加半波电压信号时，第一RTP晶体电光开关311输出与S偏振光相反的P偏振光，通过转换可以得到与输入第一RTP晶体电光开关311的S偏振光相同的偏振光。第二支路信号与第一支路信号相似，在此不进行赘述。
根据本发明的实施例，激光发射装置100周期性地发射的激光在大气环境中的相互作用下生成的散射回波信号，该散射回波信号被接收望远镜200所接收，该散射回波信号中的S偏振光和P偏振光分别进入后继光路300的第一支路310和第二支路320中。
在一种示例性的实施例中，在向第一RTP晶体电光开关311和第二RTP晶体电光开关321施加半波电压信号后可以分别对S偏振光和P偏振光进行偏振态的调制，以生成第一支路信号和第二支路信号，利用第二偏振分束晶体330处理第一支路信号和第二支路信号，以向光电探测装置400传输输出光信号，一个周期内的输出光信号包括采取后继光路时分复用方式以实现同时获得瑞利散射光信号和转动拉曼光信号，此时光电探测装置400可以探测到每个周期内输出光信号中的瑞利散射光信号，转动拉曼光信号被抑制而无法探测到，进而将输出光信号转换为外部计算机可处理的输出电信号，以便于外部计算机根据输出电信号确定大气环境的温度。
在另一种示例性的实施例中，在向第一RTP晶体电光开关311和第二RTP晶体电光开关321不施加半波电压信号的情况下，生成的第一支路信号和第二支路信号分别与输入的偏振光的偏振态相同，利用第二偏振分束晶体330处理第一支路信号和第二支路信号，以向光电探测装置400传输输出光信号，一个周期内的输出光信号包括采取后继光路时分复用方式以实现同时获得瑞利散射光信号和转动拉曼光信号，此时光电探测装置400可以探测到每个周期内输出光信号中的转动拉曼光信号，瑞利散射光信号被抑制而无法探测到，进而将输出光信号转换为外部计算机可处理的输出电信号，以便于外部计算机根据输出电信号确定大气环境的温度。
根据本发明的实施例，通过在一个测温激光雷达1000内利用基于RTP晶体电光开关的后继光路300对接收望远镜200接收的散射回波信号进行调制，以同步生成用于测量不同高度的大气环境的温度的瑞利散射光信号和转动拉曼光信号，最终可以利用计算机进行温度的测量，实现了对不同高度的大气环境温度的同步测量，避免了使用多个雷达分别对不同高度的大气环境的温度进行测量造成的系统资源占用多、成本高的问题。
根据本发明的实施例，第一RTP晶体电光开关311，用于在调制电信号的作用下，对S偏振光的偏振态进行调整，以得到偏振态为p-偏振的第一过渡信号。
第一支路310还可以包括第一半波片312，第一半波片312用于将第一过渡信号转换为偏振态类型为s-偏振的第一支路信号。
根据本发明的实施例，调制电信号即上文描述的半波电压信号。
根据本发明的实施例，在第一RTP晶体电光开关311施加调制电信号的情况下，第一RTP晶体电光开关311可以将输入第一支路310的S偏振光的偏振态调整为p-偏振，从而第一RTP晶体电光开关311输出的第一过渡信号的偏振态为p-偏振，第一半波片312可以将p-偏振的第一过渡信号转换为s-偏振的第一支路信号。
根据本发明的实施例，在第一RTP晶体电光开关311未施加调制电信号的情况下，第一RTP晶体电光开关311可以输出偏振态为s-偏振的第一过渡信号，第一过渡信号经过第一半波片312生成的第一支路信号的偏振态未发生改变。
图2示出了根据本发明另一实施例的测温激光雷达1000的原理示意图。图3示出了根据本发明实施例的基于RTP晶体电光开关的后继光路和光电探测装置原理示意图。
根据本发明的实施例，第二RTP晶体电光开关321用于在调制电信号的作用下，对P偏振光的偏振态进行调整，以得到偏振态为s-偏振的第二过渡信号。
如图2和图3所示，第二支路320还可以包括第二半波片322，第二半波片322用于将第二过渡信号转换为偏振态类型为p-偏振的第二支路信号。
根据本发明的实施例，在第二RTP晶体电光开关321施加调制电信号的情况下，第二RTP晶体电光开关321可以将输入第二支路320的P偏振光的偏振态调整为s-偏振，从而第二RTP晶体电光开关321输出的第二过渡信号的偏振态为s-偏振，第二半波片322可以将s-偏振的第二过渡信号转换为p-偏振的第二支路信号。
根据本发明的实施例，在第二RTP晶体电光开关321未施加调制电信号的情况下，第二RTP晶体电光开关321可以输出偏振态为p-偏振的第二过渡信号，第二过渡信号经过第二半波片322生成的第二支路信号的偏振态未发生改变。
根据本发明的实施例，在后继光路300对散射回波信号的偏振态进行调整的情况下，后继光路300输出的瑞利散射光信号被光电探测装置400所探测，转动拉曼光信号被抑制。
在后继光路300对散射回波信号的偏振态不进行调整的情况下，后继光路300输出的瑞利散射光信号被抑制，转动拉曼光信号被光电探测装置400所探测。
根据本发明的实施例，在后继光路300上施加调制电信号的时间内可以对散射回波信号的偏振态进行调整，而在不施加调制电信号的时间内对散射回波信号的偏振态不进行调整。
需要说明的是，本发明对散射回波信号的调整或不调整均是在一个激光脉冲周期内进行的，例如，在一个激光脉冲周期的前半个周期内施加调制电信号，后半个周期不施加调制电信号。其中，调制电信号的施加周期可以根据实际需求具体设定，并非只能是半个周期。
如图2和图3所示，后继光路300还可以包括准直透镜350和/或第一偏振分束晶体340。
准直透镜350，用于将散射回波信号转换为准平行光的新的散射回波信号。
第一偏振分束晶体340，用于将散射回波信号转换为S偏振光和P偏振光。
根据本发明的实施例，第一偏振分束晶体340可以是一个偏振分束棱镜。
根据本发明的实施例，为了使得确定的大气环境的温度更加准确，可以在后继光路300和接收望远镜200之间设置一个准直透镜350，以将接收望远镜200接收到的散射回波信号转换为准平行光。
根据本发明的实施例，在接收望远镜200接收到散射回波信号后，准直透镜350将其转换为准平行光的散射回波信号，第一偏振分束晶体340将该散射回波信号转换为S偏振光和P偏振光，并分别将S偏振光和P偏振光传输至第一支路310和第二支路320。
如图2和图3所示，第一支路310还可以包括第一反射镜313和第二反射镜314。
第一反射镜313，用于将第一偏振分束晶体340输出的S偏振光反射至第一RTP晶体电光开关311中。
第二反射镜314，用于将第一支路信号反射至第二偏振分束晶体330中。
根据本发明的实施例，每个周期内的输出电信号可以间隔地包括瑞利散射电信号或转动拉曼电信号。
如图2和图3所示，光电探测装置400可以包括第一光电探测模块410和第二光电探测模块420。
第一光电探测模块410，用于将瑞利散射光信号转换为瑞利散射电信号。
第二光电探测模块420，用于将转动拉曼光信号转换为转动拉曼电信号。
根据本发明的实施例，在一个激光脉冲周期内，在后继光路300施加调制电信号的情况下，第二偏振分束晶体330输出的输出电信号中的瑞利散射光信号可以被第一光电探测模块410探测并转换为瑞利散射电信号，而输出电信号中的转动拉曼光信号被抑制，从而不可被第二光电探测模块420探测到。
根据本发明的实施例，在后继光路300未施加调制电信号的情况下，第二偏振分束晶体330输出的输出电信号中的瑞利散射光信号被抑制，从而不可以被第一光电探测模块410探测到，而输出电信号中的转动拉曼光信号可被第二光电探测模块420探测到并转换为转动拉曼电信号。
根据本发明的实施例，转动拉曼电信号可以包括高阶转动拉曼电信号和低阶转动拉曼电信号。
如图2和图3所示，第二光电探测模块420可以包括分光片421、第一光电探测单元422和第二光电探测单元423。
分光片421，用于将转动拉曼光信号转换为高阶转动拉曼光信号和低阶转动拉曼光信号。
第一光电探测单元422，用于将高阶转动拉曼光信号转换为高阶转动拉曼电信号。
第二光电探测单元423，用于将低阶转动拉曼光信号转换为低阶转动拉曼电信号。
根据本发明的实施例，在后继光路300未施加调制电信号的情况下，输出电信号中的转动拉曼光信号被分光片421转换为高阶转动拉曼光信号和低阶转动拉曼光信号，第一光电探测单元422和第二光电探测单元423分别将高阶转动拉曼光信号和低阶转动拉曼光信号转换为高阶转动拉曼电信号和低阶转动拉曼电信号。
需要说明的是，转动拉曼光信号的高阶和低阶是指转动拉曼的Stokes和Anti-Stokes谱中的高阶谱和低阶谱。
如图3所示，第一光电探测模块410可以包括滤光片401、汇聚透镜402和光电倍增管403。
第一光电探测模块410中的滤光片401用于过滤除瑞利散射光信号以外的所有噪声信号。
汇聚透镜402，用于对光信号进行光斑的汇聚，以得到汇聚光信号，汇聚光信号满足探测器靶面要求。
第一光电探测模块410中的光电倍增管403用于将与瑞利散射光信号对应的汇聚光信号转换为瑞利散射电信号。
如图3所示，第一光电探测单元422可以包括滤光片405、汇聚透镜406和光电倍增管407。
第一光电探测单元422中的滤光片405用于过滤除高阶转动拉曼光信号以外的所有噪声信号。
汇聚透镜406，用于对光信号进行光斑的汇聚，以得到汇聚光信号，汇聚光信号满足探测器靶面要求。
第一光电探测单元422中的光电倍增管407用于将与高阶转动拉曼光信号对应的汇聚光信号转换为高阶转动拉曼电信号。
如图2和图3所示，第二光电探测单元423可以包括滤光片408、汇聚透镜409和光电倍增管4010。
第二光电探测单元423中的滤光片408用于过滤除低阶转动拉曼光信号以外的所有噪声信号。
汇聚透镜409，用于对光信号进行光斑的汇聚，以得到汇聚光信号，汇聚光信号满足探测器靶面要求。
第二光电探测单元423中的光电倍增管4010用于将与低阶转动拉曼光信号对应的汇聚光信号转换为低阶转动拉曼电信号。
根据本发明的实施例，与第一光电探测模块410中的滤光片401对应的噪声信号可以包括转动拉曼光信号、太阳光以及高度大于预设高度的大气环境的散射回波信号，预设高度可以包括80km或150km。
根据本发明的实施例，与第一光电探测单元422中的滤光片405对应的噪声信号可以包括瑞利散射光信号、低阶转动拉曼光信号、太阳光以及高度大于预设高度的大气环境的散射回波信号。
根据本发明的实施例，与第二光电探测单元423中的滤光片408对应的噪声信号可以包括瑞利散射光信号、高阶转动拉曼光信号、太阳光以及高度大于预设高度的大气环境的散射回波信号。
根据本发明的实施例，汇聚透镜402、汇聚透镜406以及汇聚透镜409均可以对光信号进行光斑的汇聚，以使得输出的汇聚光信号的光斑符合预设光斑半径，其中，预设光斑半径是根据实际情况具体设定的。
根据本发明的实施例，第二光电探测单元423还可以包括第三反射镜404，第三反射镜404用于将分光片421输出的低阶转动拉曼光信号反射至滤光片408中。
如图2所示，激光发射装置100可以包括激光器110和发射耦合光路120。
激光器110，用于生成上述测温激光雷达所需的激光。
发射耦合光路120，用于将激光以预设发射角向大气环境发射。
根据本发明的实施例，激光器110可以为Nd:YAG激光器，Nd:YAG激光器输出的基频光的波长为1064nm，其二倍频可以输出波长为532nm的激光，三倍频可以输出波长为355nm的激光，对于测温激光雷达1000来说，波长为532nm和355nm的激光都可作为激光光源。因此，本发明的激光器110不限于上述Nd:YAG激光器。
根据本发明的实施例，发射耦合光路120包含有转折镜、激光扩束镜和发射光学天线，其用于将激光以合适的发散角发射到大气环境中。
根据本发明的实施例，测温激光雷达1000还可以包括信号采集装置500，信号采集装置500用于汇总输出电信号，并将输出电信号传输至外部计算机。
图4示出了根据本发明实施例的测温激光雷达的工作时序图A。图5示出了根据本发明实施例的测温激光雷达的工作时序图B。图6示出了根据本发明实施例的测温激光雷达的工作时序图C。图7示出了根据本发明实施例的测温激光雷达的工作时序图D。
如图4~图7所示，该测温激光雷达系统发射的激光脉冲如图4所示，基于RTP的晶体电光开关的开关时序如图5，转动拉曼光信号接收时序如图6，瑞利散射光信号接收时序如图7。
在
Figure 555477DEST_PATH_IMAGE001
测温激光雷达发射第一个周期的激光脉冲的情况下，接收望远镜200开 始接收散射回波信号。
Figure 3776DEST_PATH_IMAGE002
时间内（
Figure 783513DEST_PATH_IMAGE003
），基于第一RTP晶体电光开关311 和第二RTP晶体电光开关321不施加调制电压信号，纯转动拉曼散射有效回波信号（即本发 明的转动拉曼光信号）被测温激光雷达系统采集，瑞利散射回波低空信号（即本发明的瑞利 散射光信号）被抑制。
Figure 975460DEST_PATH_IMAGE004
时间内（
Figure 586570DEST_PATH_IMAGE005
），转动拉曼电噪声信号继续被 测温激光雷达系统采集，同时瑞利散射回波高空信号（即本发明的瑞利散射光信号）无抑制 地被测温激光雷达系统采集。
Figure 409033DEST_PATH_IMAGE006
时刻结束，开启下一个激光脉冲发射周期，测温激光雷达系 统重复以上流程。
需要说明的是，上述高度
Figure 207224DEST_PATH_IMAGE007
分别为地面至大气环境不同位置的高度。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于RTP晶体电光开关的测温激光雷达，包括：
激光发射装置，用于周期性地向大气环境发射预设波长的激光；
接收望远镜，用于接收所述激光在所述大气环境的相互作用下生成的散射回波信号；
基于RTP晶体电光开关的后继光路，包括：
第一支路，用于经由第一RTP晶体电光开关对所述散射回波信号中的S偏振光的偏振态进行调整，以输出第一支路信号；
第二支路，用于经由第二RTP晶体电光开关对所述散射回波信号中的P偏振光的偏振态进行调整，以输出第二支路信号；
第二偏振分束晶体，用于将所述第一支路信号和所述第二支路信号转换为输出光信号，其中，一个周期内的所述输出光信号包括采取后继光路时分复用方式以实现同时获得瑞利散射光信号和转动拉曼光信号；
光电探测装置，用于将每个周期内的所述输出光信号转换为输出电信号，以便于外部计算机根据所述输出电信号确定所述大气环境的温度。
2.根据权利要求1所述的测温激光雷达，其中，所述第一RTP晶体电光开关，用于在调制电信号的作用下，对所述S偏振光的偏振态进行调整，以得到偏振态为p-偏振的第一过渡信号；
所述第一支路还包括：第一半波片，用于将所述第一过渡信号转换为偏振态类型为s-偏振的所述第一支路信号。
3.根据权利要求2所述的测温激光雷达，其中，所述第二RTP晶体电光开关用于在调制电信号的作用下，对所述P偏振光的偏振态进行调整，以得到偏振态为s-偏振的第二过渡信号；
所述第二支路还包括：第二半波片，用于将所述第二过渡信号转换为偏振态类型为p-偏振的所述第二支路信号。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的测温激光雷达，其中，在所述后继光路对所述散射回波信号的偏振态进行调整的情况下，所述后继光路输出的所述瑞利散射光信号被所述光电探测装置所探测，所述转动拉曼光信号被抑制；
在所述后继光路对所述散射回波信号的偏振态不进行调整的情况下，所述后继光路输出的所述瑞利散射光信号被抑制，所述转动拉曼光信号被所述光电探测装置所探测。
5.根据权利要求1所述的测温激光雷达，其中，所述后继光路还包括：
准直透镜，用于将所述散射回波信号转换为准平行光的新的散射回波信号；和/或
第一偏振分束晶体，用于将所述散射回波信号转换为所述S偏振光和所述P偏振光。
6.根据权利要求5所述的测温激光雷达，其中，所述第一支路还包括：
第一反射镜，用于将所述第一偏振分束晶体输出的所述S偏振光反射至所述第一RTP晶体电光开关中；和/或
第二反射镜，用于将所述第一支路信号反射至所述第二偏振分束晶体中。
7.根据权利要求1所述的测温激光雷达，每个周期内的所述输出电信号间隔地包括瑞利散射电信号或转动拉曼电信号；
其中，所述光电探测装置包括：
第一光电探测模块，用于将所述瑞利散射光信号转换为所述瑞利散射电信号；
第二光电探测模块，用于将所述转动拉曼光信号转换为所述转动拉曼电信号。
8.根据权利要求7所述的测温激光雷达，所述转动拉曼电信号包括高阶转动拉曼电信号和低阶转动拉曼电信号；
其中，所述第二光电探测模块包括：
分光片，用于将所述转动拉曼光信号转换为高阶转动拉曼光信号和低阶转动拉曼光信号；
第一光电探测单元，用于将所述高阶转动拉曼光信号转换为所述高阶转动拉曼电信号；
第二光电探测单元，用于将所述低阶转动拉曼光信号转换为所述低阶转动拉曼电信号。
9.根据权利要求8所述的测温激光雷达，其中，所述第一光电探测模块、所述第一光电探测单元和所述第二光电探测单元中的任一个均包括：
滤光片，所述第一光电探测模块中的滤光片用于过滤除所述瑞利散射光信号以外的所有噪声信号，所述第一光电探测单元中的滤光片用于过滤除所述高阶转动拉曼光信号以外的所有噪声信号，所述第二光电探测单元中的滤光片用于过滤除所述低阶转动拉曼光信号以外的所有噪声信号；
汇聚透镜，用于对光信号进行光斑的汇聚，以得到汇聚光信号；
光电倍增管，所述第一光电探测模块中的光电倍增管用于将与所述瑞利散射光信号对应的汇聚光信号转换为所述瑞利散射电信号，所述第一光电探测单元中的光电倍增管用于将与所述高阶转动拉曼光信号对应的汇聚光信号转换为所述高阶转动拉曼电信号，所述第二光电探测单元中的光电倍增管用于将与所述低阶转动拉曼光信号对应的汇聚光信号转换为所述低阶转动拉曼电信号。
10.根据权利要求1所述的测温激光雷达，其中，所述激光发射装置包括：
激光器，用于生成所述激光；
发射耦合光路，用于将所述激光以预设发射角向所述大气环境发射。
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