CN201434908Y - 一种激光雷达多通道探测分光器系统 - Google Patents

一种激光雷达多通道探测分光器系统 Download PDF

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赵南京
刘建国
刘文清
陆亦怀
张玉钧
刘诚
董云升
王亚平
司福祺
谢品华
张天舒
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Abstract

本实用新型是将接收到的光信号直接输入到探测分光器系统中，由经过光学校准后的探测分光器系统直接完成多个波长、多个通道的光信号测量。整个光束分光光路与探测器组件封装于一密闭的壳体内，避免了复杂的光学校准、杂散光的干扰，减小了光信号的衰减损失，实现了激光雷达分光光路与探测系统的紧凑、可靠、光路简单并易于探测通道扩展，能够用于各种激光雷达光信号的分光与探测中，尤其是多波长、多通道与微弱光信号的探测。该系统大大地简化了分光与探测系统的结构，提高了探测的灵敏度，实现了信号的有效测量。

Description

一种激光雷达多通道探测分光器系统
技术领域
本实用新型涉及激光雷达探测装置领域，尤其是一种激光雷达多通道探测分光器系统。
背景技术
激光雷达技术是迅速发展的高新技术之一，是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物。激光雷达向大气中发射激光脉冲，通过接收大气分子或气溶胶颗粒物与激光相互作用后的后向散射回波信息进行大气光学特性与污染物时空分布的测量研究，依此分析大气能见度、气溶胶颗粒物时空分布和时空变化、云底云高、边界层高度、气溶胶颗粒物特性以及水汽、臭氧等的空间分布特征。
激光雷达测量远距离的回波信号通常较弱，采取近距离模拟探测与远距离光子计数的方式实现数据的采集，而在探测器分光光路与探测器连接安装系统中则无统一的模式，使得不同雷达系统的探测与分光光路各异。因此，对于如何统一分光光路与探测器的安装上需要实现结构紧凑、光路简单、易于扩展并能够实现光信号的最佳探测。
对于多波长多通道激光雷达，高效率的实现多个波长下的信号探测尤为重要，如拉曼激光雷达、差分吸收激光雷达，他们所探测的目标为大气中氮气分子、水汽分子的拉曼散射信号，或者利用拉曼光源测量大气中臭氧、二氧化硫、二氧化氮等的吸收，此时的回波信号非常微弱，如果不能实现最佳的光路探测，不仅影响到各个波长下的回波信号质量，而且难于分析出所要测量的被分析物。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种激光雷达多通道探测分光器系统，以解决多波长、多通道激光雷达探测分光单元所接收到的光信号如何实现最佳的光束分光与探测器安装问题。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
一种激光雷达多通道探测分光器系统，包括有箱体，其特征在于：所述箱体顶部开有供光束进入的光束孔，箱体左、右侧壁上竖向开有多个通孔，所述每个通孔外端分别法兰安装有光电探测模块；所述的箱体内光束孔的下方安装有一起始分束镜，起始分束镜的反射光路中安装有反射镜，起始分束镜的直射光路及反射镜的反射光路中分别安装有多个可旋转分束镜片，分束镜片安装在光学调整架上)，各个分束镜片的反射光出光方向分别对应着左、右侧壁的通孔。
所述的一种激光雷达多通道探测分光器系统，其特征在于：所述的左、右侧壁上各有三个通孔，所述的起始分束镜的直射光路及反射镜的反射光路中分别安装有三个分束镜片，各个分束镜片的反射光出光方向分别对应着左、右侧壁的三个通孔。所述箱体底端也有两个通孔。
所述的一种激光雷达多通道探测分光器系统，其特征在于：所述光电探测模块包括固定端头，所述固定端头外侧安装有光电探测器，所述固定端头中开有供光电探测器接收光束的孔，所述孔中设有滤光片和压圈，所述滤光片被压圈压紧固定在孔中，所述光电探测模块通过固定端头法兰安装在所述箱体侧壁的通孔外端。
所述的一种激光雷达多通道探测分光器系统，其特征在于：所述箱体通过左、右侧壁之间有隔板以及通过相邻通孔之间的隔板将箱内腔分隔成六个的独立空间，其中左、右侧壁之间的隔板上设有供起始分束镜反射光的出光孔，相邻通孔之间的隔板上分别开有供分束镜透射光的出光孔。
本实用新型涉及一种激光雷达多通道探测分光器系统，不仅能够实现多个波长光束的分光，并且结构紧凑、稳定可靠、安装简便，能够实现多个通道探测器的快速安装，适用于各种激光雷达光信号的分光与探测。本实用新型采用了一个密闭的矩形箱体，通过四个固定螺钉固定于激光雷达系统中，并通过直接(或光纤)将光学望远系统接收到的光信号传输至本实用新型；本实用新型涉及的一种激光雷达多通道探测分光器系统内部为多个光束分光片，可以根据测量需求进行选择安装，通过分束片后的被探测光经过光学窄带滤光片后进行光电倍增管探测，实现了多波长、多通道下弱光信号的测量。本实用新型大大地简化了探测与分光器件，提高了探测的灵敏度，实现了信号的有效测量。
附图说明
图1为拉曼激光雷达原理框图。
图2为本实用新型结构示意图。
图3为本实用新型光电探测模块结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，由激光光源发出激光，经过扩束系统扩束后发射至大气中，利用望远镜接收系统接收后向散射的大气气溶胶的弹性散射信号和氮气分子的拉曼散射信号，经过光栏滤除杂散光和光束准直系统准直后到达本实用新型涉及的探测分光器系统。
如图2所示，一种激光雷达多通道探测分光器系统，包括有箱体1，箱体1一个横向侧壁上开有供光束进入的光束孔2，箱体1两个竖向侧壁上开有多个通孔，每个通孔外端分别法兰安装有光电探测模块3，箱体1内腔安装有可转动的分束镜片，通孔有三对，分束镜片有七个，反射镜一个，箱体1内腔被隔板4分隔成六个完全相同的独立空间，其中靠近光束孔2下方的独立空间中分别安装有两个分束镜片，其右侧的独立空间内安装有一个反射镜及一个分束镜片，其余四个独立空间中分别安装有一个分束镜片，隔板4上还开有供各个分束镜片反射和透射的光束穿过的小孔。光束进入箱体内腔中，射入一号分束镜片5上后，光束分为两路，一路被一号分束镜5片反射至二号反射镜片6上，另一路被一号分束镜片5透射至三号镜片7上，二号反射镜片6将反射来的光束反射至四号分束镜片8上，三号分束镜片7和四号分束镜8片分别将各自对应的光束分成两路，一路分别被反射至第一对通孔9中，另一路分别被透射至五号分束镜片10和六号分束镜片11上，五号分束镜片10和六号分束镜片11分别将各自对应的光束分成两路，一路分别被反射至第二对通孔12中，另一路分别被透射至七号分束镜片13和八号分束镜片14上，七号分束镜片13和八号分束镜片14将各自对应的光束分别反射至第三对通孔15中，光束从光束孔2进入箱体1内腔中，被分束镜片透射、反射后，穿过通孔并射入光电探测模块3中，光电探测模块3包括固定端头16，固定端头16外侧安装有光电探测器17，固定端头16中开有供光电探测器17接收光束的孔，孔中设有滤光片18和压圈19，滤光片18被压圈19压紧固定在孔中，光电探测模块3通过固定端头法兰安装在箱体1侧壁的通孔外端。

Claims (4)

1、一种激光雷达多通道探测分光器系统，包括有箱体，其特征在于：所述箱体顶部开有供光束进入的光束孔，箱体左、右侧壁上竖向开有多个通孔，所述每个通孔外端分别法兰安装有光电探测模块；所述的箱体内光束孔的下方安装有一起始分束镜，起始分束镜的反射光路中安装有反射镜，起始分束镜的直射光路及反射镜的反射光路中分别安装有多个可旋转分束镜片，分束镜片安装在光学调整架上，各个分束镜片的反射光出光方向分别对应着左、右侧壁的通孔。
2、根据权利要求1所述的一种激光雷达多通道探测分光器系统，其特征在于：所述的左、右侧壁上各有三个通孔，所述的起始分束镜的直射光路及反射镜的反射光路中分别安装有三个分束镜片，各个分束镜片的反射光出光方向分别对应着左、右侧壁的三个通孔，所述箱体底端也设有两个通孔。
3、根据权利要求1所述的一种激光雷达多通道探测分光器系统，其特征在于：所述光电探测模块包括固定端头，所述固定端头外侧安装有光电探测器，所述固定端头中开有供光电探测器接收光束的孔，所述孔中设有滤光片和压圈，所述滤光片被压圈压紧固定在孔中，所述光电探测模块通过固定端头法兰安装在所述箱体侧壁的通孔外端。
4、根据权利要求1所述的一种激光雷达多通道探测分光器系统，其特征在于：所述箱体通过左、右侧壁之间有隔板以及通过相邻通孔之间的隔板将箱内腔分隔成六个的独立空间，其中左、右侧壁之间的隔板上设有供起始分束镜反射光的出光孔，相邻通孔之间的隔板上分别开有供分束镜透射光的出光孔。
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