[发明专利]基于马赫曾德干涉仪的激光鉴频装置及鉴频方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光频率鉴定系统，具体涉及一种基于马赫曾德干涉仪的激光鉴频装置及鉴频方法。

背景技术

多普勒激光雷达常被用来测量风速或硬目标的移动速度，在大气物理学、气象遥感、军事武器中都有广泛应用，其中用来测量光的多普勒频移装置是这些应用中必不可少的核心部分。目前世界范围内的多普勒激光雷达所用的探测方法大体分两种，相干探测和非相干探测。非相干探测也叫直接探测，直接探测又分为边沿检测技术和条纹成像技术两种，边沿检测运用窄带滤光片鉴定风速或运动目标引起的激光的频移，条纹成像运用F-P干涉仪、Fizeau干涉仪、Michelson干涉仪或Mach-Zehnder(马赫曾德)干涉仪的干涉条纹与频率的对应关系鉴定发射光与接收回波之间的频率差从而反演出风速或运动目标的移动速度，这两种技术在普通工况下都能正常工作且各有优势，然而一旦要将系统放在移动平台上比如车载甚至星载，这两种技术又均面临过于复杂和庞大，结构不够稳定，要求被检光为单纵模激光，某些器件要求恒温条件等问题。本发明正是针对这种情况设计了一种对激光器稳频精度要求很低，对温度变化不敏感，不要求激光光源一定要单纵模入射，一旦各部件固定激光鉴频装置就十分稳定的一种基于马赫曾德干涉仪的激光鉴频装置。这里的马赫曾德干涉仪并非条纹成像式的马赫曾德干涉仪，而是一种四通道的非条纹成像的马赫曾德干涉仪，它基于Zhao YanLiu和Takao Kobayashi二人于1995年提出的一种用于测风激光雷达中检测频移的装置，是对原装置的改进，相比原装置，结构更紧凑使得机载甚至星载此激光鉴频装置成为可能，光程差可调而利于装调、数据获取和反演激光频率，能够接收多纵模入射激光而拓展了激光鉴频装置的应用范围。由于本激光鉴频装置及鉴频方法没有利用条纹成像技术，可以归类为一种边沿检测技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以探测频移的激光雷达鉴频装置及鉴频方法，使得多普勒激光雷达风场探测、硬目标移动速度探测有一种可以接受多纵模入射激光、受温度影响小、对激光器稳频精度要求低又稳定、可靠、紧凑的鉴频装置。

为了达到上述目的，本发明中的激光鉴频装置由第一反射镜1，第二反射镜4，第三反射镜7，第一特殊棱镜2，第二特殊棱镜3，第三特殊棱镜8，第四特殊棱镜9，三角棱镜6，一维压电位移台5，四分之一波片10，第一沃拉斯顿偏振器11，第二沃拉斯顿偏振器12，第一会聚透镜13，第二会聚透镜14，第一单元探测器15，第二单元探测器16，第三单元探测器17，第四单元探测器18共同组成。

所述的第一反射镜1、第二反射镜4、第三反射镜7、三角棱镜6、四分之一波片10的高度不超过第一特殊棱镜2、第二特殊棱镜3、第三特殊棱镜8、第四特殊棱镜9中最低高度的一半。

所述的三角棱镜6下方装有用以精确控制和扫描激光鉴频装置光程差的一维压电位移台5。