2μm激光單模多束外差接收技術(shù)研究.pdf

1、激光測風(fēng)雷達(dá)是探測大氣風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)切變等風(fēng)場信息的一種技術(shù)手段，其具有很強的晴空探測能力和矢量風(fēng)場測量等優(yōu)點，是微波氣象雷達(dá)必要的補充。因此，激光測風(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相干測風(fēng)激光雷達(dá)是目前國際上一大熱點之一。本文圍繞相干激光測風(fēng)雷達(dá)的多光束相干探測的關(guān)鍵理論問題和光學(xué)設(shè)計方法，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。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴根據(jù)相干探測的空間相

2、干性和時間相干性理論，對激光器發(fā)出的本振光和大氣的回波信號光所構(gòu)成的相干探測系統(tǒng)主要評價參數(shù)即外差效率進(jìn)行理論建模。在信號光為艾里斑、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相干激光測風(fēng)雷達(dá)主要探測目標(biāo)為大氣米氏散射光回波，本文針對不同粒徑的顆粒對光的散射情況，仿真研究了散射光強隨散射角的變化關(guān)系，論證了多束光纖接收回波信號的

3、必要性和可行性。分析了斜入射的信號光在接收平面的光場分布。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理論模型和仿真結(jié)果，設(shè)計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，提高單模光纖的耦合效率。采用六面體錐棱鏡對設(shè)計，實現(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