臭氧激光雷达四通道光纤光谱仪设计

作     者：张建文 李博 林冠宇 顾国超 李寒霜 王晓旭 胡登辉 Zhang Jianwen;Li Bo;Lin Guanyu;Gu Guochao;Li Hanshuang;Wang Xiaoxu;Hu Denghui

作者机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 中国科学院微小卫星创新研究院上海201200 

出 版 物：《激光与光电子学进展》 (Laser & Optoelectronics Progress)

年 卷 期：2024年第61卷第4期

页      面：199-205页

核心收录：

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 081001[工学-通信与信息系统] 081002[工学-信号与信息处理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(62005268) 黑土地保护与利用科技创新工程专项(XDA28050102) 

主　　题：激光雷达 臭氧 紫外 光栅 光谱仪和光谱仪器 

摘      要：为了实现差分吸收激光雷达对臭氧浓度和气溶胶的同时探测,对常见的三通道分光光谱仪进行改进优化。确定光谱仪初始结构后,使用光栅方程对四通道的摆放位置进行计算分析。使用球面镜和全息光栅,通过添加距离约束,将四个光谱通道控制在合理的机械结构范围内,最终设计了一款四通道分光、低F数的光谱仪系统。该系统使用圆阵列转线列光纤,提高了接收系统对大气回波信号的接收强度,实现了对266,289,316,532 nm回波信号强度的精确探测。设计结果表明,光谱仪系统可连接0.12数值孔径的线列光纤,在266,289,316 nm光谱分辨力优于0.5 nm,在532 nm处光谱分辨力优于1 nm,满足激光雷达探测光谱分辨率的要求。分析了光谱仪出射狭缝的曲率半径和圆心位置。该设计可实现激光雷达对气溶胶和臭氧的同时探测,简化了系统结构。