瑞利激光雷达超窄带滤光器参数设计及性能分析

发布时间：2021-01-10 06:32

　　白天太阳光背景辐射严重降低雷达系统的信噪比,从而影响探测高度和精度。为实现对中高层大气相关参数的全天时测量,利用Nd:YAG激光器产生的355 nm激光束作为光源,研制了用于全天时的超窄带滤光器。从原理出发,利用FP标准具透过率曲线单支具有超窄带宽的特性,设计了一款用于进行白天观测的级联式超窄带滤光器;给出了该超窄带滤光器近似透过率函数形式,定义了滤光器性能评价函数,给出了设计方法;通过定义的滤光器性能评价函数,对超窄带滤光器主要参数进行了优化设计,给出了各光学部件具体参数,给出了超窄带滤光器的信噪比提升效果;最后,通过具体实验对各标准具及级联状态下的系统透过率进行了标定,经曲线拟合表现出较好的一致性。 

【文章来源】：红外与激光工程. 2020,49(02)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

超窄带滤光器光谱原理图

接收光路系统主要由卡塞格林望远镜接收回波信号，经由耦合光路耦合进入光纤，信号光通过光线后经由准直镜变为较小发散角的平行光束，进入超窄带滤光器；再由耦合透镜将信号光耦合进入光纤，信号光通过光纤后经准直镜进入非偏振分光棱镜，分别进入鉴频标准具两边缘通道，最后信号光经耦合透镜进入探测器中。系统原理图见图2。2 透过率函数及性能评价函数

如图3所示，两个不同分辨率的标准具Low resolution FPI、High resolution FPI级联，其透过率分别为Th(v)、Tl(v)，频率为υ的入射光经Low resolution FPI标准具后，一部分被原路返回，另一部分进入High resolution FPI标准具，最终一部分透过High resolution FPI标准具，一部分被返回Low resolution FPI标准具，然后反射光再重复上述循环光路，两标准具间形成一衍生光学腔，其透过率可由与两标准具透过率函数相关的一个几何级数近似表示，因此，双标准具进行级联后，其透过率函数可近似表示为：式中：Th(v)为高分辨率标准具透过率函数；Tl(v)为低分辨率标准具的透过率函数；Rh(v)为高分辨率标准具的反射率函数，表示为a-Th(v),a为校准系数，T0<a<1，原因为总能量除透射以外，反射光在光路中被玻璃介质吸收等原因造成透过率与反射率之和不为1;Rl(v)为高分辨率标准具的反射率函数，表示为b-Rl(v),T0<b<1。

【参考文献】：
期刊论文
[1]瑞利多普勒激光雷达超窄带滤光器的设计[J]. 李梓霂,陈廷娣,刘恒嘉,孙东松,王国成,唐磊.  红外与激光工程. 2018(10)
[2]60km瑞利多普勒激光雷达及其风场探测[J]. 郑俊,孙东松,窦贤康,韩於利,赵若灿,李建阅,周安然,高健,王国成.  红外与激光工程. 2016(10)
[3]60km车载瑞利测风激光雷达研制[J]. 韩燕,孙东松,翁宁泉,窦贤康,王建国,张燕鸿.  红外与激光工程. 2015(05)
[4]高热稳定性测风Fabry-Perot干涉仪标准具的设计[J]. 孙剑,冯玉涛,白清兰,王咏梅,汶德胜.  光学精密工程. 2013(05)

博士论文
[1]中高层大气测温测风激光雷达研制及重力波观测[D]. 韩於利.中国科学技术大学 2016



本文编号：2968237