拉曼測溫激光雷達全光纖分光系統(tǒng)集成方案設(shè)計及系統(tǒng)實現(xiàn).pdf

1、大氣溫度是重要的大氣氣象參數(shù)之一，對于研究天氣預(yù)報、大氣科學(xué)、環(huán)境污染、氣候變化等具有至關(guān)重要的作用，因此大氣溫度時空演化規(guī)律的研究就顯得尤為重要。陸基轉(zhuǎn)動拉曼散射激光雷達作為大氣溫度探測技術(shù)已廣泛地應(yīng)用在氣象、環(huán)保、軍事、科學(xué)研究等領(lǐng)域。針對其星載探測需求，本文以輕量化、小型化和低功耗的全光纖轉(zhuǎn)動拉曼測溫激光雷達分光系統(tǒng)集成方法為研究對象，基于本課題組前期理論研究基礎(chǔ)，結(jié)合有限元分析方法，對全光纖拉曼分光系統(tǒng)中核心分光器件光纖布拉格光

2、柵（Fiber Bragg Grating， FBG）進行了溫度響應(yīng)研究，完成了全光纖拉曼分光系統(tǒng)集成方案設(shè)計與系統(tǒng)實現(xiàn)，并實現(xiàn)高低量子數(shù)通道FBG的無源溫度補償。論文的主要工作和研究結(jié)果有：
　　依托課題組前期研究的全光纖轉(zhuǎn)動拉曼激光雷達分光系統(tǒng)，利用有限元分析方法完成FBG基底材料選擇和波長調(diào)諧結(jié)構(gòu)設(shè)計，搭建了全光纖分光系統(tǒng)的溫度響應(yīng)實驗系統(tǒng)，在全光纖分光系統(tǒng)中，研究了高低量子數(shù)通道FBG中心波長偏移量與溫度變化的關(guān)系；基于上

3、述研究結(jié)果數(shù)值仿真分析了環(huán)境溫度變化引起的高低量子數(shù)通道FBG中心波長的偏移對大氣溫度反演精度的影響。
　　結(jié)合設(shè)計的集光、機、電一體化的分光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，釆用有限元分析方法，開展了全光纖分光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的頻率和沖擊響應(yīng)研究；設(shè)計出基于可編程回路調(diào)節(jié)器的溫控系統(tǒng)，實驗測得所搭建的溫控系統(tǒng)的控溫精度為±0.1℃；在驗證實驗中，該集成分光系統(tǒng)能準確提取出與轉(zhuǎn)動拉曼高低量子數(shù)相匹配的對應(yīng)波長。
　　最后針對星載激光雷達的輕量化與小型化，提