(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210438701.8 (22)申请日 2022.04.25 (71)申请人 南昌航空大 学 地址 330063 江西省南昌市丰和南大道696 号 (72)发明人 吴涛　闫宏达　叶谌雯　王梦宇　 何兴道　 (74)专利代理 机构 南昌市平凡知识产权代理事 务所 36122 专利代理师 张文杰 (51)Int.Cl. G01J 1/04(2006.01) G01J 1/42(2006.01) G01N 21/47(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 基于离轴抛物面反射镜的后向散射信号探 测的光电系统 (57)摘要 本发明提供了一种基于离轴抛物面反射镜 的后向散射信号探测的光电系统。 包括固体激光 器、 λ/2玻片、 偏振立方分束器、 λ/4玻片、 离轴 抛物面反射镜、 气体散射池、 消光器、 滤光准直系 统、 鉴频系统、 光电转换系统以及信号采集处理 系统， 所述固体激光器输出单纵模连续泵浦激 光， 通过所述λ/2玻片后变为水平偏振光， 继续 射入所述偏振立方分束器， 所述偏振立方分束器 用于将入射的非偏振光分成两束垂直的线偏光。 本发明的基于离轴抛物面反射镜的后 向散射信 号探测的光电系统， 离轴抛物 面的使用使得后向 散射光和镜面反射光分离开， 分别处理， 降低了 镜面反射 光对散射信号探测的难度和影响。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 114754865 A 2022.07.15 CN 114754865 A 1.一种基于离轴抛物面反射镜的后向散射信号探测的光电系统， 其特征在于， 包括固 体激光器、 λ/2玻片、 偏振立方分束器、 λ/4玻片、 离轴抛物 面反射镜、 气体散射池、 消光器、 滤 光准直系统、 鉴频系统、 光电转换系统以及信号采集处理系统， 所述固体激光器输出单纵模 连续泵浦激光， 通过所述λ/2玻片后变为水平偏振光， 继续射入所述偏振立方分束器， 所述 偏振立方分束器用于将入射的非偏振光分成两束垂直的线偏光， 其中S偏光以45 °角经PBS 被反射至与入射光夹角为九十度的方向， P光经PBS完全通过， 出射到所述λ/4玻片上， 在经 过所述λ/4 玻片后， 由水平线偏振光变为圆偏振光， 通过所述离轴抛物面反射镜的通孔入射 至所述气体散射池， 经由激光与气 体作用生成的后向散射光从所述气 体散射池的入射窗口 射出至所述离轴抛物面反射镜上， 由所述离轴抛物面反射镜汇聚所述滤波准直系统进 行杂 散光的滤除和准直， 由所述光电转换系统将光信号转换为电信号后， 由所述信号采集处理 系统进行采集处 理。 2.如权利要求1所述的一种基于离轴抛物面反射镜的后向散射信号探测的光电系统， 其特征在于， 所述固体激光器出射竖直偏振光经所述λ/2玻片、 所述偏振立方分束器、 所述 λ/4玻片以及所述离轴抛物面反射镜后入射到所述气体散射池， 散射光和镜面反射光原路 返回分别由所述离轴抛物面反射镜聚焦、 所述偏振立方分束器反射至光轴侧向。 3.如权利要求2所述的一种基于离轴抛物面反射镜的后向散射信号探测的光电系统， 其特征在于， 所述气体散射池由不锈钢材 料制成， 所述气体散射池窗口 的镜片镀有增透膜。 4.如权利要求3所述的一种基于离轴抛物面反射镜的后向散射信号探测的光电系统， 其特征在于， 所述离轴抛物面反射镜用于将后向散射 光聚焦至侧向90 °。 5.如权利要求4所述的一种基于离轴抛物面反射镜的后向散射信号探测的光电系统， 其特征在于， 所述光电转换系统和所述信号采集处理系统均包括光纤耦合器、 多模光纤、 光 子探测器、 数据采集 卡以及计算机 。 6.如权利要求5所述的一种基于离轴抛物面反射镜的后向散射信号探测的光电系统， 其特征在于， 所述滤光准直系统包括第一凸透镜、 针孔滤波器以及第二凸透镜， 通过离轴抛 物面反射镜聚焦后的光束近似为平行光束， 经所述第一凸透镜后汇 聚至其焦点， 在焦点处 放置针孔滤波器滤除杂散光， 后经 所述第二凸透 镜准直为一束平行光。 7.如权利要求6所述的一种基于离轴抛物面反射镜的后向散射信号探测的光电系统， 其特征在于， 所述鉴频系统包括第三凸透镜和F ‑P干涉仪， 经过滤光准直系统得到的平行光 束经过所述第三凸透 镜进行汇聚， 经 过其焦点处的所述F ‑P干涉仪通过多光束干涉鉴频。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114754865 A 2基于离轴抛物面反射 镜的后向散射信号 探测的光电系统 技术领域 [0001]本发明属于激光散射信号探测技术领域， 具体涉及一种基于离轴抛物面反射镜的 后向散射信号探测的光电系统。 背景技术 [0002]现有的， 自发瑞利 ‑布里渊散射在后向180 °时， 信号相对于其他角度更容易探测。 因此， 在基于自发瑞利 ‑布里渊散射信号探测原理基础上测量温度、 压强、 粘滞系 数等物理 参量的方法上， 采用探测后向散射信号可以使得微弱的自发瑞利 ‑布里渊信号探测变得更 加容易实现。 但后向散射信号探测存在 困难， 因为后向散射信号与入射激光光束方向位于 同一轴向夹角为 180°的方向上， 且入射激光功 率往往较大， 使 得探测较为困难， 且较强的入 射激光也会对微弱的信号造成很强的影响， 探测精度由此降低。 同时， 在一些基于高温 高压 条件下的实验中， 激光与被测目标发生反应的设备往往需要采用较厚的镜片作为入射激光 和散射光的透过窗口， 由此带来的镜面反射光若原路返回也会对激光器产生较强的影响， 轻则降低稳定性， 重则导 致激光器损坏。 [0003] 发明内容 [0004]本发明的目的在于提供一种基于离轴抛物面反射镜的后向散射信号探测的光电 系统， 以解决上述背景技 术中涉及的问题。 [0005]为实现上述目的， 本发明提供如下技 术方案： 本发明提供一种基于离轴抛物面反射镜的后向散射信号探测的光电系统， 包括固 体激光器、 λ/2玻片、 偏振立方分束器、 λ/4玻片、 离轴抛物 面反射镜、 气体散射池、 消光器、 滤 光准直系统、 鉴频系统、 光电转换系统以及信号采集处理系统， 所述固体激光器输出单纵模 连续泵浦激光， 通过所述λ/2玻片后变为水平偏振光， 继续射入所述偏振立方分束器， 所述 偏振立方分束器用于将入射的非偏振光分成两束垂直的线偏光， 其中S偏光以45 °角经PBS 被反射至与入射光夹角为九十度的方向， P光经PBS完全通过， 出射到所述λ/4玻片上， 在经 过所述λ/4 玻片后， 由水平线偏振光变为圆偏振光， 通过所述离轴抛物面反射镜的通孔入射 至所述气体散射池， 从所述气体散射池的入射窗口射出至所述离轴 抛物面反射镜上， 由所 述离轴抛物面反射镜汇聚所述滤波准直系统进行杂散光的滤除和准直， 由所述光电转换系 统将光信号 转换为电信号后， 由所述信号采集处 理系统进行采集处 理。 [0006]进一步的， 所述固体激光器出射竖直偏振光经所述λ/2玻片、 所述偏振立方分束 器、 所述λ/4 玻片以及所述离轴抛物面反射镜后入射到所述气 体散射池， 散射光和镜面反射 光原路返回分别由所述离轴抛物面反射镜聚焦、 所述偏振立方分束器反射至光轴侧向。 [0007]进一步的， 所述气体散射池由不锈钢材料制成， 所述气体散射池窗口的镜片镀有 增透膜。 [0008]进一步的， 所述离轴抛物面反射镜用于将后向散射 光聚焦至侧向90 °。说　明　书 1/5 页 3 CN 114754865 A 3