光外差探測技術以其靈敏度高于直接探測方式幾個數量級等諸多優(yōu)點而廣泛應用于激光雷達、激光通信、大氣監(jiān)測、目標探測等領域�；谕獠钐綔y的高靈敏度,可以實現目標遠距離探測的,高精度的速度和距離測量的激光啁啾調幅外差探測系統(tǒng)被提出,大大提升系統(tǒng)測距的范圍。然而,在大氣環(huán)境下的遠距離探測中,大氣湍流引起的折射率隨機起伏將引起激光束到達角起伏,相干性退化,光強閃爍等,這些都嚴重影響激光啁啾調幅外差探測系統(tǒng)的探測性能�；谕牧鲗ν獠钐綔y影響的理論研究較為成熟,相關的實驗研究相對滯后,而在實際大氣中進行湍流影響的實驗,不僅耗時,成本高,而且實際大氣湍流的隨機性使得湍流強度可控性差,因此本文基于室內熱風式湍流模擬器模擬大氣湍流,開展湍流對激光啁啾調幅外差探測影響的實驗研究。本文理論上推導了到達角起伏方差和大氣相干長度對全光纖外差探測系統(tǒng)的耦合效率影響的公式,并進行了相應的仿真分析。基于湍流下平面波的到達角起伏概率密度分布函數,推導了到達角起伏方差與系統(tǒng)平均耦合效率關系的公式,對其仿真結果表明,當光纖模場半徑與耦合透鏡焦距比值的平方等于到達角起伏方差時,此時平均耦合效率降至10%左右。同時基于湍流下平面波...

【文章頁數】：100 頁

【學位級別】：碩士

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摘要
ABSTRACT
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第一章 緒論
    1.1 選題意義
    1.2 國內外研究現狀
        1.2.1 激光外差探測的研究現狀
        1.2.2 線性調頻連續(xù)波（FMCW）激光雷達研究現狀
        1.2.3 大氣湍流對外差探測影響的研究現狀
        1.2.4 大氣湍流對單模光纖耦合效率的影響
    1.3 論文主要內容
第二章 大氣湍流對外差探測影響的理論分析
    2.1 外差探測原理
    2.2 湍流下的激光大氣傳輸理論概述
        2.2.1 大氣湍流描述
        2.2.2 Zernike多項式展開法
        2.2.3 激光大氣傳輸仿真
    2.3 大氣湍流對耦合效率的影響
        2.3.1 耦合效率
        2.3.2 Zernike各階項對耦合效率的影響
    2.4 到達角起伏對外差效率的影響
    2.5 大氣相干長度對外差探測輸出信噪比的影響
        2.5.1 平面波在湍流大氣中傳播的互相干函數
        2.5.2 大氣相干長度對耦合效率的影響
        2.5.3 大氣相干長度對外差探測輸出信噪比的影響
    2.6 本章小結
第三章 激光啁啾調幅外差探測實驗系統(tǒng)
    3.1 激光啁啾調幅外差探測系統(tǒng)
        3.1.1 激光啁啾調幅外差探測原理
        3.1.2 系統(tǒng)組成
    3.2 激光啁啾調幅外差探測實驗性能測試
        3.2.1 激光啁啾調幅外差探測系統(tǒng)測距精度
        3.2.2 系統(tǒng)儀器測試
        3.2.3 激光外差探測實驗系統(tǒng)測試
        3.2.4 激光啁啾調幅零差探測系統(tǒng)測試
    3.3 本章小結
第四章 湍流對激光啁啾調幅外差探測系統(tǒng)的影響
    4.1 大氣湍流模擬器
        4.1.1 熱風式大氣湍流模擬裝置
        4.1.2 湍流特性測量結果
    4.2 湍流對激光外差探測信噪比的影響
        4.2.1 湍流對耦合效率的影響
        4.2.2 大氣湍流對激光外差探測輸出信噪比的影響
    4.3 湍流對激光啁啾調幅外差探測系統(tǒng)的影響
    4.4 本章總結
第五章 總結和展望
    5.1 主要研究內容
    5.2 進一步研究方向和方法
參考文獻
致謝
作者簡介



本文編號：3829234