基于大口徑入射光束的純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于激光大氣遙感領(lǐng)域，尤其涉及一種基于大口徑入射光束的純轉(zhuǎn)動(dòng) 拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼激光雷達(dá)測(cè)量大氣溫度屬于光譜技術(shù)測(cè)溫領(lǐng)域的一種雷達(dá)技術(shù)。該測(cè) 溫激光雷達(dá)通過(guò)提取純轉(zhuǎn)動(dòng)譜線關(guān)于溫度變化趨勢(shì)相反的兩根或兩部分譜線，可以得到溫 度信息，對(duì)研宄大氣物理機(jī)制產(chǎn)生重要影響。
[0003] 擴(kuò)束系統(tǒng)是能夠改變激光光束直徑和發(fā)散角的透鏡組件。在激光雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng) 中，從激光器發(fā)出的激光束具有一定的發(fā)散角，為了增大系統(tǒng)的作用距離，就要減小發(fā)射 系統(tǒng)的發(fā)散角，可利用擴(kuò)束系統(tǒng)壓縮空間發(fā)散角來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0004] 純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)往往采用大功率激光器作為發(fā)射光源，從而伴隨著入射 激光光束口徑的增大。而目前現(xiàn)有的激光擴(kuò)束系統(tǒng)針對(duì)的是小口徑入射光束，其結(jié)構(gòu)無(wú)法 消除大口徑入射光束所產(chǎn)生的像差，導(dǎo)致出射光束準(zhǔn)直性差，能量利用率低，嚴(yán)重限制了測(cè) 溫激光雷達(dá)的探測(cè)高度以及精度。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 為了克服以上技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種基于大口徑入射光束的純轉(zhuǎn)動(dòng) 拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)，用于激光工作波段為532nm的8倍定倍擴(kuò)束，該系統(tǒng)能夠有效 減小軸上和軸外像差，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易調(diào)，能量利用率高，能夠達(dá)到測(cè)溫激光雷達(dá)的探測(cè)要求。
[0006] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：本實(shí)用新型提供一種基于大口徑入射光束的純轉(zhuǎn) 動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)，包括沿光路方向依次排列的目鏡組和物鏡組。
[0007] 所述目鏡組為一個(gè)負(fù)彎月透鏡，其凸面朝著入射光方向，通光口徑為10mm。
[0008] 所述物鏡組包括沿光路方向依次排列的負(fù)彎月透鏡和正雙凸透鏡，通光口徑均為 80_，其中負(fù)彎月透鏡凸面朝著入射光方向。
[0009] 所述目鏡組和物鏡組間距可調(diào)；所述物鏡組中的負(fù)彎月透鏡與正雙凸透鏡間距固 定不變。
[0010] 所述純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)具有固定擴(kuò)束倍率，其倍率為8。
[0011] 所述純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)為532nm。
[0012] 所述目鏡組透鏡與物鏡組透鏡均鍍有532nm高透膜，并采用K9玻璃材質(zhì)。
[0013] 所述目鏡組負(fù)彎月透鏡左曲率半徑為1000. 25mm，右曲率半徑為27. 86mm。
[0014] 所述物鏡組中負(fù)彎月透鏡左曲率半徑為757. 86mm，右曲率半徑為437. 27mm。
[0015] 所述物鏡組中正雙凸透鏡左曲率半徑為898. 39mm，右曲率半徑為232. 65mm。
[0016] 有益效果：對(duì)比現(xiàn)有擴(kuò)束系統(tǒng)，本實(shí)用新型可適用于口徑值最大可達(dá)IOmm的入射 光束的情況；采用雙分離物鏡組結(jié)構(gòu)，大大減小了由于大口徑入射光束所產(chǎn)生的像差；整 個(gè)系統(tǒng)僅僅采用3片透鏡，在高功率激光器工作條件下，可有效減少光能損失；該特殊設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)已經(jīng)考慮到二次反射像成像在鏡片外部，提高了光損閾值。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 附圖1是本實(shí)用新型中的擴(kuò)束系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 附圖2是本實(shí)用新型中的擴(kuò)束系統(tǒng)光路不意圖；
[0019] 附圖3是本實(shí)用新型中的擴(kuò)束系統(tǒng)點(diǎn)列圖；
[0020] 附圖4是本實(shí)用新型中的擴(kuò)束系統(tǒng)波像差示意圖；
[0021] 附圖標(biāo)記：1-目鏡組負(fù)彎月透鏡、2-物鏡組負(fù)彎月透鏡、3-物鏡組正雙凸透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
[0023] 本實(shí)用新型提供一種基于大口徑入射光束的純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)， 參閱圖1，目鏡組和物鏡組沿光路方向依次排列，并在同一光軸上。目鏡組由一個(gè)負(fù)彎月透 鏡組成，通光口徑為1〇_，中心厚度為2_，凸面朝著入射光方向，相比凹面朝著入射光方 向，可有效避免高功率激光會(huì)聚所引起的空氣電離。物鏡組由一個(gè)負(fù)彎月透鏡和一個(gè)正雙 凸透鏡沿光軸方向依次排列組成，其中負(fù)彎月透鏡通光口徑為80mm，中心厚度為7mm，凸面 朝著入射光方向；正雙凸透鏡光口徑為80mm，中心厚度為14mm。
[0024] 三個(gè)透鏡均是采用K9材料加工而成，并且鍍有532nm高透膜，透光率高達(dá)99. 7%。
[0025] 根據(jù)純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)的總體要求：擴(kuò)束系統(tǒng)的擴(kuò)束倍率為8倍，入射光 的口徑為l〇mm，出射光的口徑為80mm，入射光束發(fā)散角為500urad，出射光束發(fā)散角需達(dá)到 62. 5urad，波前差小于1/4 λ，每個(gè)透鏡的邊緣留有4mm的裝夾余量。入射激光光束經(jīng)過(guò)短 焦距目鏡組，將高斯光束聚焦，以便獲得極小的腰斑，然后經(jīng)過(guò)長(zhǎng)焦距物鏡組，改善光束方 向性，得到很好的準(zhǔn)直效果。擴(kuò)束系統(tǒng)參數(shù)如表1所示，擴(kuò)束系統(tǒng)光路圖如圖2所示。該擴(kuò) 束系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工裝調(diào)，球差小，能量利用率高，抗光損閾值高，準(zhǔn)直效果好，可幫 助測(cè)溫激光雷達(dá)完成50-100公里的精確探測(cè)。
[0026] 表1純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)參數(shù)
[0027]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于大口徑入射光束的純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)，其特征在于：所述 擴(kuò)束系統(tǒng)包括沿光路方向依次排列的目鏡組和物鏡組；所述目鏡組為一個(gè)負(fù)彎月透鏡，通 光口徑為IOmm ;所述物鏡組包括沿光路方向依次排列的負(fù)彎月透鏡和正雙凸透鏡，通光口 徑均為80mm ;所述目鏡組和物鏡組間距可調(diào)；所述物鏡組中的負(fù)彎月透鏡與正雙凸透鏡間 距固定不變。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大口徑入射光束的純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)， 其特征在于，所述測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)具有固定擴(kuò)束倍率，其倍率為8。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大口徑入射光束的純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)， 其特征在于，所述兩個(gè)彎月透鏡的凸面均朝著激光入射方向。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大口徑入射光束的純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)， 其特征在于，所述測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)為532nm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大口徑入射光束的純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)， 其特征在于，所述目鏡組透鏡與物鏡組透鏡均鍍有532nm高透膜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大口徑入射光束的純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)， 其特征在于，所述透鏡玻璃材質(zhì)采用K9玻璃。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大口徑入射光束的純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)， 其特征在于，所述目鏡組負(fù)彎月透鏡左曲率半徑為1000. 25_，右曲率半徑為27. 86_。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大口徑入射光束的純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)， 其特征在于，所述物鏡組中負(fù)彎月透鏡左曲率半徑為757. 86mm，右曲率半徑為437. 27mm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大口徑入射光束的純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)， 其特征在于，所述物鏡組中正雙凸透鏡左曲率半徑為898. 39mm，右曲率半徑為232. 65mm。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于激光大氣遙感領(lǐng)域，提供了一種基于大口徑入射光束的純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼測(cè)溫激光雷達(dá)擴(kuò)束系統(tǒng)?，F(xiàn)有激光擴(kuò)束系統(tǒng)在使用大口徑入射光束情況下，抗光損閾值小，像差較大，準(zhǔn)直效果不理想，大大限制了測(cè)溫激光雷達(dá)的探測(cè)距離。本實(shí)用新型采用伽利略系統(tǒng)光路，包括一個(gè)目鏡組和一個(gè)物鏡組；目鏡組為單個(gè)負(fù)彎月透鏡，其凸面朝著入射光方向；物鏡組由一個(gè)負(fù)彎月透鏡和一個(gè)正雙凸透鏡組成，其中負(fù)彎月透鏡的凸面朝著入射光方向；該擴(kuò)束系統(tǒng)可精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)8倍擴(kuò)束，輸出平行光束，可適用于口徑值最大可達(dá)10mm的入射光束的情況；其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工裝調(diào)，有效減小球差，能量利用率高，準(zhǔn)直效果好，可幫助測(cè)溫激光雷達(dá)完成50-100公里的精確探測(cè)。
【IPC分類(lèi)】G01S17-95, G01S7-481
【公開(kāi)號(hào)】CN204422748
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520157283
【發(fā)明人】潘向亮
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月19日