2μm激光單模多束外差接收技術(shù)研究.pdf

1、激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)是探測(cè)大氣風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)切變等風(fēng)場(chǎng)信息的一種技術(shù)手段，其具有很強(qiáng)的晴空探測(cè)能力和矢量風(fēng)場(chǎng)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，是微波氣象雷達(dá)必要的補(bǔ)充。因此，激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)在大氣湍流、飛機(jī)尾跡、飛機(jī)安全起降等方面應(yīng)用前景非常廣闊。2μm相干測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)是目前國(guó)際上一大熱點(diǎn)之一。本文圍繞相干激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)的多光束相干探測(cè)的關(guān)鍵理論問題和光學(xué)設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行了理論建模、仿真研究和多光束相干光學(xué)接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴根據(jù)相干探測(cè)的空間相

2、干性和時(shí)間相干性理論，對(duì)激光器發(fā)出的本振光和大氣的回波信號(hào)光所構(gòu)成的相干探測(cè)系統(tǒng)主要評(píng)價(jià)參數(shù)即外差效率進(jìn)行理論建模。在信號(hào)光為艾里斑、本振光分別是均勻光束和高斯光束的情況下，分析了兩束光中心對(duì)準(zhǔn)但傾斜情況下的外差效率的變化規(guī)律，以及兩束光中心偏移和傾斜均存在情況下外差效率的變化規(guī)律。⑵相干激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)主要探測(cè)目標(biāo)為大氣米氏散射光回波，本文針對(duì)不同粒徑的顆粒對(duì)光的散射情況，仿真研究了散射光強(qiáng)隨散射角的變化關(guān)系，論證了多束光纖接收回波信號(hào)的

3、必要性和可行性。分析了斜入射的信號(hào)光在接收平面的光場(chǎng)分布。建立了多光束激光外差接收系統(tǒng)的外差效率的理論模型，給出了仿真結(jié)果。⑶根據(jù)本文建立的多光束相干探測(cè)理論模型和仿真結(jié)果，設(shè)計(jì)了一套單模多束激光外差接收光學(xué)系統(tǒng)。采用像方遠(yuǎn)心物鏡設(shè)計(jì)，提高單模光纖的耦合效率。采用六面體錐棱鏡對(duì)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)本振光按照所需要的傾斜角進(jìn)行多光束分束，即本文實(shí)例為1束平行本振光分7束，其中1束仍為原入射方向，其余6束按所需傾斜角入射，形成1加6梅花瓣形式分布。單