脈沖光纖相干測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)初步設(shè)計(jì).pdf

1、光纖相干多普勒測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)是在相干光纖通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，采用光纖連接測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)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(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)化。利用光外差法檢測(cè)氣溶膠激光多普勒頻移反演大氣風(fēng)場(chǎng)，測(cè)速精度容易達(dá)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(duì)相干探測(cè)的影響。首先分析了大氣湍流的產(chǎn)生原因和特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上解釋了湍流對(duì)激光傳輸?shù)挠绊?，根?jù)湍流和相干探測(cè)之

2、間的關(guān)系討論了如何從系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面降低大氣湍流對(duì)相干探測(cè)的影響，優(yōu)化系統(tǒng)的探測(cè)性能。
　　本振光和散射信號(hào)光的相干條件是相干探測(cè)的核心，本文討論了相干效率與本振光與信號(hào)光的偏振方向夾角以及傳播方向夾角之間的關(guān)系，為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。另外，載波噪聲比是體現(xiàn)相干系統(tǒng)探測(cè)能力的一個(gè)重要參數(shù)，本文討論了本振光散粒噪聲、探測(cè)器噪聲、本振光相對(duì)噪聲強(qiáng)度以及聲光調(diào)制器泄露脈沖對(duì)探測(cè)的影響，并分析了載波噪聲比與探測(cè)速度精度的關(guān)系。

3、　　相干探測(cè)一個(gè)難點(diǎn)在于光纖與空間光之間的光路耦合，合理的光學(xué)天線(xiàn)設(shè)計(jì)對(duì)于相干探測(cè)至關(guān)重要。本文根據(jù)激光雷達(dá)方程和湍流理論，分析了光學(xué)天線(xiàn)口徑與信號(hào)接收之間的關(guān)系。
　　最后本文討論了徑向風(fēng)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(zhuǎn)換時(shí)域信號(hào)為頻域信號(hào)，檢測(cè)多普勒頻移，計(jì)算對(duì)應(yīng)的視線(xiàn)速度，反演激光雷達(dá)探測(cè)范圍內(nèi)的風(fēng)場(chǎng)。在沒(méi)有脈沖光纖激光器的條件下，首先通過(guò)