基于FPI的脉冲激光谱型测量

发布时间：2020-11-09 22:31

　　 多普勒测风激光雷达是获得大气环境参数的重要手段,国内多家科研机构在测风激光雷达领域取得了突破性进展,已实现了钠层峰值区(约91 km)和钠层边缘(约82和103 km)风场的探测。多普勒测风激光雷达采用窄带的纳秒脉冲激光束作为光源,其谱型是激光雷达进行风温数据反演的重要参数,影响激光雷达的探测精度和稳定性,因此需要在线监测发射光束的谱型。本文以法布里-珀罗干涉仪(FPI)、Boxcar门控积分平均器和高性能数据采集卡等设备,搭建了一套脉冲激光谱型测量系统,对钠层风温激光雷达的发射光束进行了在线测量和实时分析。本文的工作主要涵盖以下四个部分:系统原理:根据纳秒脉冲激光束的信号特点,结合法布里-珀罗干涉仪的工作机理,得出了一套脉冲激光谱型测量方法,构建了激光雷达专用的测量系统;硬件构成:搭建专用的采集光路,选取具备高精度稳压输出且具备编程控制的电压模块、高速光电探测器、Boxcar门控积分平均器以及AD采样卡组成硬件系统;软件实现:实现了对FPI腔长的精确控制和脉冲信号的同步采集,并具备状态实时显示和数据在线处理等功能;测试结果和分析:对谱型测量系统进行了测试,使用该套测量系统对钠层风温激光雷达的发射光束谱型进行测量,对测量结果进行分析。使用该系统测量钠层风温激光雷达的发射光束,测量结果表明:线宽约为123MHz,与出厂测量值基本一致,满足测风激光雷达的高精度探测需求。该系统可搭载于激光雷达上用于实时监测激光谱型,为确保测风激光雷达的精度和稳定性提供技术支撑。
【学位单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN958.98
【部分图文】：

图 2.1 多光束干涉平板下方透射出的所有光束进行累加，得出透射。1 20221it tAr eA δ= 邻光束的相位差，该相位差由光程差产生，其可24nhcosπδ θλ= 式容易得出反射系数和透射系数的关系如式（21 2r = r21 2 1t t = 1 r = 1 R = T

( )241RFR= 知，精细度系数 F 由平行平板表面的会产生干涉条纹，精细度系数越大，干出，从平板中透射光的光强与反射率R的镀膜材料和镀膜工艺有关。当R一定此容易得出，当δ 满足 δ = 2mπ， m =光强达到极大值。（FPI:Fabry-PerotInterferometer）是多腔组成结构不同，主要分为平面法布。图 2.2 为平面法布里-珀罗干涉仪的

图 2.3 扫描式共焦型法布里-珀罗干涉仪情况下，两个球面反射镜之间距离，即干涉仪的腔长入射时，干涉仪中相继光线的光程差 Δs 引起的相位7]。432 2s n 4drπ π ρδλ λ = Δ = + 束到光轴的距离，n为干涉仪腔内的折射率。由式（= 2mπ，透射光强出现极大值，对应干涉圆环的亮级43n 4d mrρλ + = , m =0,1, 2, 光轴的距离ρ 远远小于曲率半径r ，上式可以写为式
【参考文献】

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本文编号：2877044