脈沖光纖相干測風激光雷達初步設計.pdf

1、光纖相干多普勒測風激光雷達是在相干光纖通信的基礎上發(fā)展起來的，采用光纖連接測風激光雷達系統(tǒng)中的各部分功能元件，在系統(tǒng)穩(wěn)定性、便攜性以及使用壽命方面都有很大提高，便于多普勒激光雷達測風系統(tǒng)的業(yè)務化。利用光外差法檢測氣溶膠激光多普勒頻移反演大氣風場，測速精度容易達到并小于1m/s的分辨率。
　　本文分析了大氣湍流、氣溶膠分布對相干探測的影響。首先分析了大氣湍流的產(chǎn)生原因和特點，在此基礎上解釋了湍流對激光傳輸?shù)挠绊懀鶕?jù)湍流和相干探測之

2、間的關系討論了如何從系統(tǒng)設計方面降低大氣湍流對相干探測的影響，優(yōu)化系統(tǒng)的探測性能。
　　本振光和散射信號光的相干條件是相干探測的核心，本文討論了相干效率與本振光與信號光的偏振方向夾角以及傳播方向夾角之間的關系，為實驗系統(tǒng)的設計提供理論指導。另外，載波噪聲比是體現(xiàn)相干系統(tǒng)探測能力的一個重要參數(shù)，本文討論了本振光散粒噪聲、探測器噪聲、本振光相對噪聲強度以及聲光調(diào)制器泄露脈沖對探測的影響，并分析了載波噪聲比與探測速度精度的關系。

3、　　相干探測一個難點在于光纖與空間光之間的光路耦合，合理的光學天線設計對于相干探測至關重要。本文根據(jù)激光雷達方程和湍流理論，分析了光學天線口徑與信號接收之間的關系。
　　最后本文討論了徑向風速反演方法，利用Matlab軟件根據(jù)快速傅里葉變換(FFT-Fast Fourier Transformation)轉換時域信號為頻域信號，檢測多普勒頻移，計算對應的視線速度，反演激光雷達探測范圍內(nèi)的風場。在沒有脈沖光纖激光器的條件下，首先通過