連續(xù)外差激光多普勒測風(fēng)雷達.pdf

1、激光多普勒測風(fēng)雷達是利用激光多普勒效應(yīng)測量大氣風(fēng)場速度的一種技術(shù)。與傳統(tǒng)測風(fēng)工具和方法相比，激光多普勒測風(fēng)雷達具有不影響目標(biāo)運動、信號穩(wěn)定、精度高、非接觸等優(yōu)點，被廣泛地應(yīng)用于氣象領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域、科學(xué)領(lǐng)域等。由于其良好的發(fā)展前景，近年來，國內(nèi)外在這方面發(fā)展都較迅速，美、英、俄、法等國已有相關(guān)產(chǎn)品報導(dǎo)。激光測風(fēng)雷達通常由激光器、入射光學(xué)單元、接受或者收集光學(xué)單元、多普勒信號處理器(探測器)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成。由于氣溶膠在大氣中

2、的良好跟隨性，所以對于風(fēng)速的測量，實際上是對大氣中氣溶膠運動速度的測量。通過探測大氣中氣溶膠對激光的散射來獲得多普勒頻移，從而算出相應(yīng)的風(fēng)速值。 在本文中，分別介紹了基于CO<,2>激光器的相干測速和基于1.55μm光纖激光器的全光纖相干測風(fēng)兩種實驗系統(tǒng)。 測速系統(tǒng)是利用一片薄膜偏振片(TFP)將CO<,2>激光器發(fā)射的激光分為主振和本振兩束光，其中主振光通過收/發(fā)合一的天線平行發(fā)射到空中，照射在運動目標(biāo)上，散射光再通過

3、天線回到系統(tǒng)后與本振光發(fā)生相干混頻，通過探測器后產(chǎn)生電信號，并在放大后進行快速FFT變換，最后得到運動目標(biāo)相應(yīng)的多普勒速度信號。在實驗中，我們順利測到了目標(biāo)速度，測速精度優(yōu)于2％，測量距離超過100米。該實驗的成功，為下一步的測風(fēng)系統(tǒng)打下了良好的理論和實驗基礎(chǔ)。 對于全光纖測風(fēng)雷達系統(tǒng)，同樣采用連續(xù)相干探測的模式。該系統(tǒng)主要由窄線寬光纖激光器，收/發(fā)單元，光學(xué)收發(fā)天線，探測及高速信號處理系統(tǒng)等組成。與基于CO<,2>激光器的相干