[发明专利]测风激光雷达装置

说明书

技术领域

本申请涉雷达领域，特别是涉及一种测风激光雷达装置。

背景技术

大气风场信息是一项重要的资源，精确的大气风场测量可提高可再生能源领域风能的利用率、气候模型建立的准确性、增强飞行器起降时的安全性等等，且在风电、航空航天、气候气象、军事等领域都有着非常重要的研究价值。与传统测风仪器相比，测风激光雷达具有更高的时空分辨率、移动便携性好、可快速测量风场信息等优势，已成为风场测量的重要手段之一。

测风激光雷达按照探测方式可分为直接探测型和相干探测型，与直接探测相比，相干探测技术的器件更易于集成，不易受环境影响且具有探测的灵敏度高，更有利于微弱信号的探测，具有良好的滤波性能和较高的转换增益。

相干探测多普勒相干测风激光雷达通常由激光源、光学收发系统、数字信号采集系统和信号处理系统构成。激光雷达系统中激光器产生信号光通过光学收发天线发射到待测空气中，激光束与空气中的气溶胶颗粒相互作用产生包含其速度信息的后向散射信号。回波信号经过数字信号采集系统及信号处理系统，即可获得待测目标的风场信息。由于风场信息带来的多普勒频移小于102兆赫兹，而1.55μm激光的频率是108兆赫兹量级，因此一般激光雷达系统对种子激光器的频谱线宽、相位噪声、频率稳定性都有极高的要求，高性能的种子激光器导致激光雷达系统成本的大幅增加，同时也增加了高性能种子激光器的采购难度。

发明内容

本申请提供一种测风激光雷达装置，能够显著降低对种子激光器的要求，减少激光雷达系统成本，降低种子激光器的采购难度。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种测风激光雷达装置，所述装置包括：种子激光器，用于产生线偏振连续激光；分束器，包括输入端、第一输出端及第二输出端，所述输入端连接所述种子激光器，用于将所述种子激光器发出的窄线宽连续激光分为两部分，其中一部分作为种子光从所述第一输出端输出，另一部分作为本振光从所述第二输出端输出；光学收发天线，包括第一端和第二端端，所述光学收发天线的第一端连接所述分束器的第一输出端，用于将所述种子光从所述第二端发射到大气中，和接收回波信号，所述回波信号是大气溶胶颗粒与所述种子光相互作用产生的且携带所述大气溶胶颗粒的速度信息；可调光延迟线，所述可调光延迟线的输入端连接所述分束器的第二输出端，用于将所述本振光进行延时；信号采集处理模块，所述信号采集处理模块的输入端分别和所述可调光延迟线的输出端及所述光学收发天线的第一端连接，用于利用延时后的所述本振光和所述回波信号进行风速估计，以得到当前扫描方向上的径向风速。

本申请的有益效果是：提供一种测风激光雷达装置，通过采用低性能的种子激光器及可调光纤延迟线及可调光纤延迟线，能够显著降低对种子激光器的要求，减少激光雷达系统成本，降低种子激光器的采购难度。

附图说明

图1是本申请测风激光雷达装置第一实施方式的结构示意图；

图2是本申请光学收发天线一实施方式的结构示意图；

图3是本申请可调光纤延迟线一实施方式的结构示意图；

图4是本申请信号采集处理模块一实施方式的结构示意图；

图5是本申请测风激光雷达装置第二实施方式的结构示意图；

图6是本申请测风激光雷达装置第三实施方式的结构示意图；

图7是本申请光纤放大模块一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图，图1为本申请测风激光雷达装置第一实施方式的结构示意图。本实施例中所提供测风激光雷达装置10包括：种子激光器11、分束器12、光学收发天线13、可调光延迟线14以及信号采集处理模块15。