發(fā)布時間：2021-09-29 15:29

　　水汽作為重要的大氣氣象參數(shù)之一,對于研究天氣變化、水循環(huán)和大氣科學(xué)等有著至關(guān)重要的作用。拉曼散射激光雷達是目前被廣泛采用的大氣水汽探測有效手段之一。目前國內(nèi)外拉曼激光雷達分光系統(tǒng)普遍存在結(jié)構(gòu)不緊湊和光路調(diào)整復(fù)雜等不足,因此,小型化可靠的拉曼分光技術(shù)的研究對激光雷達的業(yè)務(wù)化應(yīng)用以及星載和空基激光雷達探測技術(shù)的發(fā)展,具有重要的科學(xué)意義和研究價值。論文基于前期的全光纖水汽拉曼分光設(shè)計方案,針對在全光纖技術(shù)實現(xiàn)中的若干問題,設(shè)計并構(gòu)建了一套以光纖F-P濾波器為主的光纖拉曼分光優(yōu)化系統(tǒng)�？紤]到不同纖芯光纖之間的耦合效率問題,基于Zemax仿真和實驗驗證完成了利用自聚焦透鏡的高效率光纖耦合系統(tǒng),獲得了 10%的最大耦合效率;設(shè)計了二向色鏡結(jié)合長波通濾光片的分光技術(shù),保證了對彈性米散射信號的高效率抑制。基于首次研制成功的可見波段光纖F-P濾波器,搭建光纖分光優(yōu)化系統(tǒng),完成對主要光纖器件和分光系統(tǒng)光學(xué)性能的測試,結(jié)果表明該系統(tǒng)可成功實現(xiàn)對中心波長分別為660nm和606.7nm的水汽和氮氣拉曼散射回波信號的精細提取,以及光纖拉曼通道對彈性散射信號達到107的高效抑制,滿足設(shè)計要求。依托西安理工大學(xué)激光... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究進展
        1.2.1 激光雷達探測大氣水汽國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 光纖濾波器的研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究內(nèi)容
2 相關(guān)技術(shù)和基礎(chǔ)理論
    2.1 拉曼激光雷達水汽探測原理
        2.1.1 激光與大氣物質(zhì)的相互作用
        2.1.2 拉曼散射原理
        2.1.3 大氣水汽混合比的反演方法
        2.1.4 水汽探測信噪比
    2.2 光纖濾波技術(shù)
        2.2.1 光纖F-P濾波器的濾波原理
        2.2.2 水汽探測的光纖F-P濾波技術(shù)
        2.2.3 光纖級聯(lián)的光纖分光原理
    2.3 本章小結(jié)
3 光纖拉曼分光系統(tǒng)的優(yōu)化與設(shè)計
    3.1 前期的全光纖拉曼分光技術(shù)方案
    3.2 光纖分光拉曼激光雷達系統(tǒng)仿真
        3.2.1 仿真理論
        3.2.2 主要技術(shù)參數(shù)對水汽探測性能的影響
    3.3 基于Zemax的光纖耦合系統(tǒng)仿真設(shè)計與實驗驗證
        3.3.1 光纖耦合基礎(chǔ)理論
        3.3.2 基于Zemax的耦合系統(tǒng)仿真及優(yōu)化
        3.3.3 實驗驗證與結(jié)果分析
    3.4 通道抑制率的優(yōu)化設(shè)計
    3.5 優(yōu)化后的光纖拉曼分光系統(tǒng)
    3.6 本章小結(jié)
4 光纖拉曼分光系統(tǒng)的性能測試與分析
    4.1 光纖耦合器的光學(xué)性能測試與分析
    4.2 光纖帶通濾波器的光學(xué)性能測試與分析
        4.2.1 光纖帶通濾波器光譜及抑制率測試與分析
        4.2.2 光纖帶通濾波器光譜穩(wěn)定性測試與分析
    4.3 光纖F-P濾波器的光學(xué)性能測試與分析
        4.3.1 可調(diào)諧光纖F-P濾波器
        4.3.2 光纖F-P濾波器光譜及抑制率測試與分析
        4.3.3 光纖F-P濾波器光譜穩(wěn)定性測試與分析
    4.4 光纖拉曼分光優(yōu)化系統(tǒng)的測試與分析
    4.5 本章總結(jié)
5 光纖分光拉曼激光雷達系統(tǒng)及水汽探測實驗
    5.1 光纖分光的拉曼激光雷達系統(tǒng)
    5.2 初步實驗驗證
    5.3 大氣水汽和氣溶膠探測與分析
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻
在校期間參與發(fā)表的論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]用于測量流層水汽的拉曼激光雷達[J]. 尚震,謝晨波,鐘志慶,王邦新,王珍珠,趙明,譚敏,劉東,王英儉.  紅外與激光工程. 2016(12)
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[3]基于地基微波輻射計的大氣液態(tài)水及水汽特征分析[J]. 張文剛,徐桂榮,萬蓉,賀文煌,馮光柳.  暴雨災(zāi)害. 2015(04)
[4]模擬與光子計數(shù)融合的激光雷達信號采集系統(tǒng)設(shè)計[J]. 付毅賓,王煜,張?zhí)焓?范廣強,劉文清,常振,邱曉晗,方玲麗,田禹澤.  中國激光. 2015(08)
[5]對流層高度大氣溫度、濕度和氣溶膠的拉曼激光雷達系統(tǒng)[J]. 王玉峰,高飛,朱承炫,何廷堯,華燈鑫.  光學(xué)學(xué)報. 2015(03)
[6]多波長水汽探測激光雷達回波仿真及誤差分析[J]. 李婷,陳思穎,張寅超,郭磐,陳和,高龍.  中國激光. 2015(02)
[7]微脈沖激光雷達反演半干旱區(qū)氣溶膠消光系數(shù)方法[J]. 宋嘉堯,張京朋,曲宗希,張文煜.  中國沙漠. 2015(04)
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[9]激光雷達的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J]. 趙一鳴,李艷華,商雅楠,李靜,于勇,李涼海.  遙測遙控. 2014(05)
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碩士論文
[1]激光散射信號與大氣顆粒測量技術(shù)研究[D]. 謝家亮.杭州電子科技大學(xué) 2016
[2]一種基于壓電驅(qū)動的可調(diào)諧光纖F-P濾波器的設(shè)計[D]. 常曉東.武漢理工大學(xué) 2015
[3]基于ZEMAX的多模光纖到單模光纖耦合系統(tǒng)研究[D]. 吳杏.華中科技大學(xué) 2014
[4]水汽激光Raman探測實驗研究[D]. 尹祺巍.中國海洋大學(xué) 2011
[5]高性能F-P可調(diào)諧濾波器的研究與開發(fā)[D]. 呂大娟.武漢理工大學(xué) 2011
[6]空間光—光纖耦合技術(shù)研究[D]. 鄧科.電子科技大學(xué) 2007



本文編號：3413959