[发明专利]2μm车载相干激光测风雷达系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种2μm相干激光测风雷达系统。

背景技术

从国外激光测风雷达发展趋势可以看出，其所使用的激光光源经历了从气体到固体激光器的发展历程，即工作波长从最开始的10.6μm发展到后来的1.06μm、1.55μm和2μm。2μm固体激光器增益介质通常为掺铥和掺钬晶体，这个波段的激光对于人眼的伤害阈值较其它波段的激光要高，并且2μm波段二极管泵浦固体激光器为目前公认的相干激光雷达最佳匹配波长。而2μm波段对人眼安全、是很好的大气窗口，并且具有很强的保密性，因此2μm相干激光测风雷达成为目前国际上研究的热点课题之一。

而对于2μm车载相干测风激光雷达系统，由于其车身内部空间有限，因此需要合理利用车身内部的有限空间。所以在实验方案建立过程中，主要考虑各部分子系统在不影响自身性能的情况下要尽量的小型化和轻量化，以满足2μm车载相干测风激光雷达系统的需要。目前，车载相干测风激光雷达系统的光路调节难度较大，而且难以克服光在自由空间传输造成的退偏现象。

发明内容

本发明是为了适应2μm车载相干测风激光雷达系统的需求，从而提供一种2μm车载相干激光测风雷达系统。

2μm车载相干激光测风雷达系统，它包括一号分光镜、会聚透镜、声光移频器、脉冲激光放大器、二号分光镜、一号1/2波片、一号耦合器、一号合束器、探测器、二号1/2波片、二号耦合器、分束器、预扩束镜、偏振分光棱镜、1/4波片、次镜、主镜、三号耦合器、二号合束器、平衡式探测器、中频放大器、A/D转换器和FPGA；

系统输入的本振光束光经一号分光镜分成一号光束和二号光束，所述一号光束经会聚透镜聚焦至声光移频器中的2μm声光调制器晶体中心，并产生布拉格衍射光束，并输入至脉冲激光放大器的光输入端，脉冲激光放大器发出脉冲激光，所述脉冲激光入射至二号分光镜，经二号分光镜分成三号光束和四号光束；

二号光束经二号1/2波片透射后入射至二号耦合器的光输入端；经二号耦合器耦合后通过2μm单模保偏光纤传输至分束器的光输入端，并经分束器分为五号光束和六号光束；六号光束通过2μm单模保偏光纤传输至二号合束器的光输入端；五号光束通过2μm单模保偏光纤传输至一号合束器的光输入端；

三号光束经二号1/2波片透射后入射至一号耦合器的光输入端；经一号耦合器耦合后通过2μm单模保偏光纤传输至一号合束器的光输入端；五号光束与三号光束经一号合束器合为一束光，该束光通过2μm单模保偏光纤传输至探测器的光输入端；

四号光束经预扩束镜扩束后入射至偏振分光棱镜，经偏振分光棱镜透射后入射至1/4波片，经1/4波片透射后入射至次镜，经次镜反射至主镜，经主镜反射后入射至由X方向扫描镜和Y方向扫描镜组成的二维扫描器，并产生二维扫描光束，所述二维扫描光束入射至探测目标后，后向散射产生信号光，所述信号光沿与二维扫描光束相反的光路返回，并入射至主镜，经主镜反射至次镜，经次镜反射至1/4波片，经1/4波片透射至偏振分光棱镜，经偏振分光棱镜分成透射的七号光束和反射的八号光束；所述透射的七号光束沿与四号光束相反的光路返回至脉冲激光放大器；

反射的八号光束经三号耦合器耦合后通过2μm单模保偏光纤传输至二号合束器的光输入端；所述六号光束和八号光束经二号合束器合成一束光束，所述二号合束器将该束光束通过2μm单模保偏光纤传输至平衡式探测器的两个光敏面上；

所述平衡式探测器的频率信号输出端与中频放大器的频率放大信号输入端连接；所述中频放大器的频率信号输出端与A/D转换器的模拟量输入端连接；所述A/D转换器的数字量输出端与FPGA的数字量输入端连接。

本发明不仅可以满足系统小型化和轻量化的要求，而且系统中采用柔性光纤连接内部光路，不仅使光路调节变得容易，而且可以克服光在自由空间传输造成的退偏现象。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；图2是16m距离处回波产生的拍频信号的波形示意图；图3是96m处回波产生的拍频信号的波形示意图。

具体实施方式