[发明专利]激光雷达装置

说明书

技术领域

本发明涉及相干激光雷达装置(coherent lidar device)以及激光雷达装置(laser radar device)，根据因环境条件的变动等而发生变化的相干长度，将距离选通脉冲(range gate)的宽度设定为适当的值，由此能够改善外差效率。

背景技术

在如以下的专利文献1所公开那样的一般的激光雷达装置中，向大气中放射作为脉冲光的激光之后，接收由大气中存在的浮质(aerosol)反射回的激光(散射光)。

激光雷达装置通过实施对该散射光和发送脉冲光的外差检波，求出伴随浮质的移动而产生的多普勒偏移，根据该多普勒偏移，计测激光照射方向的风速(浮质的移动速度)。

图9是示出一般的激光雷达装置的结构图，激光雷达装置由以下的要素构成。

(1)光源101，其激励出被称作本地光的由单一频率构成的连续波光(激光)；

(2)光分配器102，其将从光源101激励出的连续波光分配成2份连续波光，向脉冲调制器103输出一份连续波光，而向光耦合器106输出另一份连续波光；

(3)脉冲调制器103，其对从光分配器102输出的连续波光赋予规定的频率偏移，并且对频率偏移后的连续波光进行脉冲调制，而向光循环器104输出脉冲光；

(4)光循环器104，其向光天线105输出从脉冲调制器103输出的脉冲光，另一方面向光耦合器106输出由光天线105接收的散射光；

(5)光天线105，其向大气中放射从光循环器104输出的脉冲光之后，接收由大气中存在的浮质反射回的散射光(脉冲光)；

(6)光耦合器106，其将从光分配器102输出的连续波光和从光循环器104输出的散射光进行合波，且向光接收机107输出作为合波后的光的光信号；

(7)光接收机107，其对从光耦合器106输出的光信号进行外差检波，将该光信号变换成电信号，且向A/D变换器108输出该电信号；

(8)A/D变换器108，其将从光接收机107输出的电信号由模拟信号变换成数字信号；

(9)FFT装置109，其以固定宽度的FFT选通脉冲(FFT gate)(距离选通脉冲)为单位，对从A/D变换器108输出的数字信号进行频率分析，来计算出该数字信号的频谱；

(10)频率偏移分析装置110，其根据由FFT装置109计算出的频谱，计算出伴随浮质的移动而产生的频率偏移量；

(11)风速换算装置111，其根据由频率偏移分析装置110计算出的频率偏移量，换算出激光照射方向的风速(浮质的移动速度)。

在激光雷达装置中，如上所述，FFT装置109以固定宽度的FFT选通脉冲为单位，对从A/D变换器108输出的数字信号进行频率分析，计算出该数字信号的频谱，但是为了提高作为信噪比的SNR(Signal to Noise ratio：信噪比)，需要将FFT选通脉冲的宽度设定为较长。

然而，由于相干长度因环境条件的变动等而发生变化，所以有时该相干长度小于FFT选通脉冲的宽度。

在此，图10是示出相干长度大于FFT选通脉冲(距离选通脉冲)的宽度情况下和小于FFT选通脉冲(距离选通脉冲)的宽度的情况下的外差效率的说明图。

图10(a)示出相干长度大于FFT选通脉冲的宽度的情况，且示出信号分量的振幅与噪声分量的振幅相比充分地大且外差效率高的情况。

图10(b)示出相干长度小于FFT选通脉冲的宽度的情况，且示出信号分量的振幅与噪声分量的振幅相比并没有充分地大且外差效率低的情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-162678号公报(段落编号[0009]到[0013]、图1)

发明内容

发明所要解决的课题

由于如上所述那样构成了现有的激光雷达装置，所以当相干长度因环境条件的变动等而变短时，有时该相干长度小于FFT选通脉冲的宽度。则存在如下问题：如果相干长度小于FFT选通脉冲的宽度，则外差效率降低，而导致风速的测定精度降低。

本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于提供一种即使相干长度因环境条件的变动等而发生变化，也能够高精度地测定风速的激光雷达装置。

用于解决问题的手段