一種雷射雷達多通道探測分光器系統的製作方法
2023-09-13 07:57:10 2
專利名稱：一種雷射雷達多通道探測分光器系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及雷射雷達探測裝置領域，尤其是一種雷射雷達多通道探測分 光器系統。
背景技術：
雷射雷達技術是迅速發展的高新技術之一，是傳統雷達技術與現代雷射技 術相結合的產物。雷射雷達向大氣中發射雷射脈衝，通過接收大氣分子或氣溶 膠顆粒物與雷射相互作用後的後向散射回波信息進行大氣光學特性與汙染物時 空分布的測量研究，依此分析大氣能見度、氣溶膠顆粒物時空分布和時空變化、 雲底雲高、邊界層高度、氣溶膠顆粒物特性以及水汽、臭氧等的空間分布特徵。
雷射雷達測量遠距離的回波信號通常較弱，採取近距離模擬探測與遠距離 光子計數的方式實現數據的採集，而在探測器分光光路與探測器連接安裝系統 中則無統一的模式，使得不同雷達系統的探測與分光光路各異。因此，對於如 何統一分光光路與探測器的安裝上需要實現結構緊湊、光路簡單、易於擴展並 能夠實現光信號的最佳探測。
對於多波長多通道雷射雷達，高效率的實現多個波長下的信號探測尤為重 要，如拉曼雷射雷達、差分吸收雷射雷達，他們所探測的目標為大氣中氮氣分 子、水汽分子的拉曼散射信號，或者利用拉曼光源測量大氣中臭氧、二氧化硫、 二氧化氮等的吸收，此時的回波信號非常微弱，如果不能實現最佳的光路探測， 不僅影響到各個波長下的回波信號質量，而且難於分析出所要測量的被分析物。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種雷射雷達多通道探測分光器系統，以解決多波 長、多通道雷射雷達探測分光單元所接收到的光信號如何實現最佳的光束分光與 探測器安裝問題。
為了達到上述目的，本實用新型所採用的技術方案為
一種雷射雷達多通道探測分光器系統，包括有箱體，其特徵在於所述箱體 頂部開有供光束進入的光束孔，箱體左、右側壁上豎向開有多個通孔，所述每個通孔外端分別法蘭安裝有光電探測模塊；所述的箱體內光束孔的下方安裝有一起
始分束鏡，起始分束鏡的反射光路中安裝有反射鏡，起始分束鏡的直射光路及反 射鏡的反射光路中分別安裝有多個可旋轉分束鏡片，分束鏡片安裝在光學調整架 上)，各個分束鏡片的反射光出光方向分別對應著左、右側壁的通孔。
所述的一種雷射雷達多通道探測分光器系統，其特徵在於所述的左、右 側壁上各有三個通孔，所述的起始分束鏡的直射光路及反射鏡的反射光路中分別 安裝有三個分束鏡片，各個分束鏡片的反射光出光方向分別對應著左、右側壁的 三個通孔。所述箱體底端也有兩個通孔。
所述的一種雷射雷達多通道探測分光器系統，其特徵在於所述光電探測模 塊包括固定端頭，所述固定端頭外側安裝有光電探測器，所述固定端頭中開有供 光電探測器接收光束的孔，所述孔中設有濾光片和壓圈，所述濾光片被壓圈壓緊 固定在孔中，所述光電探測模塊通過固定端頭法蘭安裝在所述箱體側壁的通孔外 端。
所述的一種雷射雷達多通道探測分光器系統，其特徵在於所述箱體通過左、 右側壁之間有隔板以及通過相鄰通孔之間的隔板將箱內腔分隔成六個的獨立空 間，其中左、右側壁之間的隔板上設有供起始分束鏡反射光的出光孔，相鄰通 孔之間的隔板上分別開有供分束鏡透射光的出光孔。
本實用新型涉及一種雷射雷達多通道探測分光器系統，不僅能夠實現多個波 長光束的分光，並且結構緊湊、穩定可靠、安裝簡便，能夠實現多個通道探測器 的快速安裝，適用於各種雷射雷達光信號的分光與探測。本實用新型採用了一個 密閉的矩形箱體，通過四個固定螺釘固定於雷射雷達系統中，並通過直接(或光 纖)將光學望遠系統接收到的光信號傳輸至本實用新型；本實用新型涉及的一種
雷射雷達多通道探測分光器系統內部為多個光束分光片，可以根據測量需求進行 選擇安裝，通過分束片後的被探測光經過光學窄帶濾光片後進行光電倍增管探 測，實現了多波長、多通道下弱光信號的測量。本實用新型大大地簡化了探測與 分光器件，提高了探測的靈敏度，實現了信號的有效測量。
圖l為拉曼雷射雷達原理框圖。
圖2為本實用新型結構示意圖。圖3為本實用新型光電探測模塊結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，由雷射光源發出雷射，經過擴束系統擴束後發射至大氣中，利 用望遠鏡接收系統接收後向散射的大氣氣溶膠的彈性散射信號和氮氣分子的拉 曼散射信號，經過光欄濾除雜散光和光束準直系統準直後到達本實用新型涉及的 探測分光器系統。
如圖2所示， 一種雷射雷達多通道探測分光器系統，包括有箱體l，箱體l 一個橫向側壁上開有供光束進入的光束孔2，箱體1兩個豎向側壁上開有多個通 孔，每個通孔外端分別法蘭安裝有光電探測模塊3，箱體l內腔安裝有可轉動的 分束鏡片，通孔有三對，分束鏡片有七個，反射鏡一個，箱體1內腔被隔板4 分隔成六個完全相同的獨立空間，其中靠近光束孔2下方的獨立空間中分別安裝 有兩個分束鏡片，其右側的獨立空間內安裝有一個反射鏡及一個分束鏡片，其餘 四個獨立空間中分別安裝有一個分束鏡片，隔板4上還開有供各個分束鏡片反射 和透射的光束穿過的小孔。光束進入箱體內腔中，射入一號分束鏡片5上後，光 束分為兩路， 一路被一號分束鏡5片反射至二號反射鏡片6上，另一路被一號分 束鏡片5透射至三號鏡片7上，二號反射鏡片6將反射來的光束反射至四號分束 鏡片8上，三號分束鏡片7和四號分束鏡8片分別將各自對應的光束分成兩路， 一路分別被反射至第一對通孔9中，另一路分別被透射至五號分束鏡片10和六 號分束鏡片11上，五號分束鏡片IO和六號分束鏡片11分別將各自對應的光束 分成兩路， 一路分別被反射至第二對通孔12中，另一路分別被透射至七號分束 鏡片13和八號分束鏡片14上，七號分束鏡片13和八號分束鏡片14將各自對應 的光束分別反射至第三對通孔15中，光束從光束孔2進入箱體1內腔中，被分 束鏡片透射、反射後，穿過通孔並射入光電探測模塊3中，光電探測模塊3包括 固定端頭16，固定端頭16外側安裝有光電探測器17，固定端頭16中開有供光 電探測器17接收光束的？L，孔中設有濾光片18和壓圈19，濾光片18被壓圈19 壓緊固定在孔中，光電探測模塊3通過固定端頭法蘭安裝在箱體1側壁的通孔外 端。
權利要求1、一種雷射雷達多通道探測分光器系統，包括有箱體，其特徵在於所述箱體頂部開有供光束進入的光束孔，箱體左、右側壁上豎向開有多個通孔，所述每個通孔外端分別法蘭安裝有光電探測模塊；所述的箱體內光束孔的下方安裝有一起始分束鏡，起始分束鏡的反射光路中安裝有反射鏡，起始分束鏡的直射光路及反射鏡的反射光路中分別安裝有多個可旋轉分束鏡片，分束鏡片安裝在光學調整架上，各個分束鏡片的反射光出光方向分別對應著左、右側壁的通孔。
2、 根據權利要求1所述的一種雷射雷達多通道探測分光器系統，其特徵在於所述的左、右側壁上各有三個通孔，所述的起始分束鏡的直射光路及反射鏡的反射光路中分別安裝有三個分束鏡片，各個分束鏡片的反射光出光方向分別對應著左、右側壁的三個通孔，所述箱體底端也設有兩個通孔。
3、 根據權利要求1所述的一種雷射雷達多通道探測分光器系統，其特徵在於所述光電探測模塊包括固定端頭，所述固定端頭外側安裝有光電探測器，所述固定端頭中開有供光電探測器接收光束的孔，所述孔中設有濾光片和壓圈，所述濾光片被壓圈壓緊固定在孔中，所述光電探測模塊通過固定端頭法蘭安裝在所述箱體側壁的通孔外端。
4、 根據權利要求1所述的一種雷射雷達多通道探測分光器系統，其特徵在於所述箱體通過左、右側壁之間有隔板以及通過相鄰通孔之間的隔板將箱內腔分隔成六個的獨立空間，其中左、右側壁之間的隔板上設有供起始分束鏡反射光的出光孔，相鄰通孔之間的隔板上分別開有供分束鏡透射光的出光孔。
專利摘要本實用新型是將接收到的光信號直接輸入到探測分光器系統中，由經過光學校準後的探測分光器系統直接完成多個波長、多個通道的光信號測量。整個光束分光光路與探測器組件封裝於一密閉的殼體內，避免了複雜的光學校準、雜散光的幹擾，減小了光信號的衰減損失，實現了雷射雷達分光光路與探測系統的緊湊、可靠、光路簡單並易於探測通道擴展，能夠用於各種雷射雷達光信號的分光與探測中，尤其是多波長、多通道與微弱光信號的探測。該系統大大地簡化了分光與探測系統的結構，提高了探測的靈敏度，實現了信號的有效測量。
文檔編號G01S17/95GK201434908SQ20092018606
公開日2010年3月31日 申請日期2009年6月24日 優先權日2009年6月24日
發明者誠 劉, 劉建國, 劉文清, 司福祺, 張天舒, 張玉鈞, 王亞平, 董雲升, 謝品華, 趙南京, 陸亦懷 申請人:中國科學院安徽光學精密機械研究所