(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 202210853834.1 (22)申请日 2022.07.12 (71)申请人 武汉镭晟科技有限公司 地址 430070 湖北省武汉市东湖新 技术开 发区光谷二路219号鼎杰现代机电信 息孵化园“加速器”二期5号楼7层2号 (72)发明人 陈晨　蔡达　胡呈峰　王勇　 兰根书　白香港　 (74)专利代理 机构 佛山粤进知识产权代理事务 所(普通合伙) 44463 专利代理师 王余钱 (51)Int.Cl. G01N 21/39(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01S 7/481(2006.01)G01S 7/483(2006.01) G01S 7/497(2006.01) G01S 17/88(2006.01) (54)发明名称 一种用于自由空间气体遥感的多波段光纤 激光模块 (57)摘要 本发明公开了一种用于自由空间气体遥感 的多波段光纤激光模块， 包括连续光模块、 2N ×1 型信号合束器、 分束器、 激光脉冲调制模块、 光学 放大模块和光纤环形器。 本发明在获得两路激光 时分复用输出的同时， 实现了在任意时刻只有一 路激光输入到2N ×1型信号合束器中， 将多路激 光从时空上进行了分离， 避免了不同通道之间串 扰所产生的底噪， 大大增加了探测的精度和距 离。 通过开 关连续激光器来切换光路的所需时间 至少为ms量级， 大于雷达系统的信号采集周期， 而本发明的多路激光的切换时间为ns量级， 快速 的光路切换不影响雷达信号采集。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 115372312 A 2022.11.22 CN 115372312 A 1.一种用于自由空间气体遥感的多 波段光纤激光模块， 其特 征在于， 包括： 包括连续光模块、 2N ×1型信号合束器、 分束器、 激光脉冲调制模块、 光学放大模块和光 纤环形器， 其中， N 为大于等于1的整数； 所述连续光模块包括2N个光纤连续激光器和2N个单光路开关模块， 其中， 2N个光纤连 续激光器以两个为一组分为N组， 每一组的两个光纤连续激光器的其中一个用于输出预设 的on波长激光， 另一个用于 输出预设的of f波长激光； 2N个光纤连续激光器均依次与2N个单光路开关模块的输入光纤连接， 2N个单光路开关 模块的输出光纤依次与2N ×1型信号合束器的输入光纤连接； 当测量第N种气体时， 就选择该种气体对应的第N组激光器所连接的单光路开关模块， 在所选择的两路单光路开关模块上分别施加具有相同频率和占空比的， 但是相位相反的开 关信号， 使 得当一路开关模块开启时， 另一路开关模块处于关闭状态， 从而所选择的两路连 续激光在2N ×1型信号合束器的输出光纤处以时分复用的方式输出来完成该种气体的测 量， 剩余单光路开关模块在测量该种气体期间始终处于关闭状态； 2N×1型信号合束器输出光纤与分束器连接， 分束器将输入激光按一定比例分为两路， 一路作为本振光直接输出到激光雷达系统， 另一路作为信号光输出到激光脉冲调制模块 中； 激光脉冲调制模块用于将分束器输出的连续激光调制成为预定宽度的脉冲光信号； 激 光脉冲调制模块的输出端与光学放大模块的输入端连接； 激光脉冲调制模块还用于 输出脉冲光信号到光学放大模块中； 光学放大模块用于对输入的脉冲光信号进行放大后输入到光纤环形器中； 光学放大模 块的输出端与光纤环形器连接； 光纤环形器用于 输出正向脉冲光信号， 并输出接收到的反向回波信号。 2.根据权利要求1所述的一种用于自由空间气体遥感的多波段光纤激光模块， 其特征 在于， 所述光纤连续激光器的发射波长为0.9微米～2.5微米； 所述光纤连续激光器输出的 激光光谱线宽小于15kH z； 所述激光脉冲调制模块输出的脉冲宽度为0.1纳秒 ‑2000纳秒。 3.根据权利要求1所述的一种用于自由空间气体遥感的多波段光纤激光模块， 其特征 在于， 激光脉冲调制模块为声光调制器、 电光调制器或磁光调制器， 所述声光调制器还用于 将输入的激光信号产生预设的频移。 4.根据权利要求1所述的一种用于自由空间气体遥感的多波段光纤激光模块， 其特征 在于， 所述光纤环形器包括输入端、 收发端和反向信号输出端， 所述光纤环形器的输入端与 光学放大模块连接； 所述光纤环形器的反向信号输出端用于输出接 收到的反向回波信号， 光纤环形器可以同时起到隔离器的作用。 5.根据权利要求1所述的一种用于自由空间气体遥感的多波段光纤激光模块， 其特征 在于， 所述光学放大模块输出的激光光谱线宽小于10MHz， 所述光学放大模块输出的激光单 脉冲能量 为0.1微焦～ 2000微焦。 6.根据权利要求1所述的一种用于自由空间气体遥感的多波段光纤激光模块， 其特征 在于， 所述光纤连续激光器为光纤激光器； 所述光纤连续激光器、 光开关、 分束器、 激光脉冲 调制模块、 光学放大模块和环形器之间均采用光纤连接 。 7.根据权利要求1所述的一种用于自由空间气体遥感的多波段光纤激光模块， 其特征权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115372312 A 2在于， 测量完成一种气 体后， 单光路开关模块根据下一个待测气 体选择激光的通路， 并重复 上述光路切换的过程完成气体浓度的测量， 直到所有的待测气体全部被测量完毕。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115372312 A 3