全光纖拉曼測溫激光雷達(dá)精細(xì)光譜分光研究.pdf

1、轉(zhuǎn)動拉曼激光雷達(dá)已經(jīng)成為探測大氣溫度廓線的重要工具，機(jī)載和星載的應(yīng)用是未來激光雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的趨勢。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)動拉曼激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性差，制約了其在空基平臺的應(yīng)用。本論文針對空基拉曼激光雷達(dá)精細(xì)光譜分光技術(shù)展開深入研究，以期實現(xiàn)全天候的高精度探測，具有重要的現(xiàn)實意義。
　　以大氣的拉曼散射原理為理論基礎(chǔ)，系統(tǒng)闡述了轉(zhuǎn)動拉曼激光雷達(dá)探測大氣溫度的原理。在分析現(xiàn)有的全光纖轉(zhuǎn)動拉曼分光系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了以取樣光纖光柵為核心分光器件的

2、新型精細(xì)光譜分光系統(tǒng)，實現(xiàn)了對彈性散射信號的高精度抑制以及對微弱拉曼信號的精細(xì)提取。
　　基于傳輸矩陣法對取樣光纖布拉格光柵的主要參數(shù)進(jìn)行仿真與分析;根據(jù)取樣光纖布拉格光柵反射譜具有多反射峰、帶寬窄及峰間隔穩(wěn)定等性能特點(diǎn)，設(shè)計了符合系統(tǒng)要求的單個反射峰的譜寬、反射峰間隔、反射峰中心波長的具體位置等性能參數(shù)，得到了相位模板及振幅模板的加工參數(shù)，為利用相位掩模法來制作符合精細(xì)分光系統(tǒng)要求的取樣光纖布拉格光柵提供理論基礎(chǔ)。分析了光信號在

3、基于光環(huán)行器和光纖耦合器的光纖光柵的分光系統(tǒng)中的耦合與傳輸性能，對可見光波段光纖布拉格光柵反射率、邊帶抑制率及插入損耗進(jìn)行性能測試，實驗測試結(jié)果表明，可見光波段光纖布拉格光柵的主要性能參數(shù)基本滿足設(shè)計要求。
　　.基于現(xiàn)有的FBG，構(gòu)建了首臺新型全光纖分光系統(tǒng)并進(jìn)行了初步探測，測得了700m以下的大氣溫度廓線，驗證了光纖布拉格光柵提取大氣分子拉曼信號的可行性；并仿真分析了基于SFBG的精細(xì)光譜分光系統(tǒng)測溫性能，理論仿真數(shù)據(jù)表明該系