光外差探測(cè)技術(shù)以其靈敏度高于直接探測(cè)方式幾個(gè)數(shù)量級(jí)等諸多優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于激光雷達(dá)、激光通信、大氣監(jiān)測(cè)、目標(biāo)探測(cè)等領(lǐng)域。基于外差探測(cè)的高靈敏度,可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)遠(yuǎn)距離探測(cè)的,高精度的速度和距離測(cè)量的激光啁啾調(diào)幅外差探測(cè)系統(tǒng)被提出,大大提升系統(tǒng)測(cè)距的范圍。然而,在大氣環(huán)境下的遠(yuǎn)距離探測(cè)中,大氣湍流引起的折射率隨機(jī)起伏將引起激光束到達(dá)角起伏,相干性退化,光強(qiáng)閃爍等,這些都嚴(yán)重影響激光啁啾調(diào)幅外差探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)性能�；谕牧鲗�(duì)外差探測(cè)影響的理論研究較為成熟,相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究相對(duì)滯后,而在實(shí)際大氣中進(jìn)行湍流影響的實(shí)驗(yàn),不僅耗時(shí),成本高,而且實(shí)際大氣湍流的隨機(jī)性使得湍流強(qiáng)度可控性差,因此本文基于室內(nèi)熱風(fēng)式湍流模擬器模擬大氣湍流,開展湍流對(duì)激光啁啾調(diào)幅外差探測(cè)影響的實(shí)驗(yàn)研究。本文理論上推導(dǎo)了到達(dá)角起伏方差和大氣相干長(zhǎng)度對(duì)全光纖外差探測(cè)系統(tǒng)的耦合效率影響的公式,并進(jìn)行了相應(yīng)的仿真分析。基于湍流下平面波的到達(dá)角起伏概率密度分布函數(shù),推導(dǎo)了到達(dá)角起伏方差與系統(tǒng)平均耦合效率關(guān)系的公式,對(duì)其仿真結(jié)果表明,當(dāng)光纖模場(chǎng)半徑與耦合透鏡焦距比值的平方等于到達(dá)角起伏方差時(shí),此時(shí)平均耦合效率降至10%左右。同時(shí)基于湍流下平面波...

【文章頁(yè)數(shù)】：100 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)對(duì)照表
縮略語(yǔ)對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 選題意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 激光外差探測(cè)的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 線性調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）激光雷達(dá)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 大氣湍流對(duì)外差探測(cè)影響的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 大氣湍流對(duì)單模光纖耦合效率的影響
    1.3 論文主要內(nèi)容
第二章 大氣湍流對(duì)外差探測(cè)影響的理論分析
    2.1 外差探測(cè)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(xiàng)式展開法
        2.2.3 激光大氣傳輸仿真
    2.3 大氣湍流對(duì)耦合效率的影響
        2.3.1 耦合效率
        2.3.2 Zernike各階項(xiàng)對(duì)耦合效率的影響
    2.4 到達(dá)角起伏對(duì)外差效率的影響
    2.5 大氣相干長(zhǎng)度對(duì)外差探測(cè)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(shù)
        2.5.2 大氣相干長(zhǎng)度對(duì)耦合效率的影響
        2.5.3 大氣相干長(zhǎng)度對(duì)外差探測(cè)輸出信噪比的影響
    2.6 本章小結(jié)
第三章 激光啁啾調(diào)幅外差探測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    3.1 激光啁啾調(diào)幅外差探測(cè)系統(tǒng)
        3.1.1 激光啁啾調(diào)幅外差探測(cè)原理
        3.1.2 系統(tǒng)組成
    3.2 激光啁啾調(diào)幅外差探測(cè)實(shí)驗(yàn)性能測(cè)試
        3.2.1 激光啁啾調(diào)幅外差探測(cè)系統(tǒng)測(cè)距精度
        3.2.2 系統(tǒng)儀器測(cè)試
        3.2.3 激光外差探測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試
        3.2.4 激光啁啾調(diào)幅零差探測(cè)系統(tǒng)測(cè)試
    3.3 本章小結(jié)
第四章 湍流對(duì)激光啁啾調(diào)幅外差探測(cè)系統(tǒng)的影響
    4.1 大氣湍流模擬器
        4.1.1 熱風(fēng)式大氣湍流模擬裝置
        4.1.2 湍流特性測(cè)量結(jié)果
    4.2 湍流對(duì)激光外差探測(cè)信噪比的影響
        4.2.1 湍流對(duì)耦合效率的影響
        4.2.2 大氣湍流對(duì)激光外差探測(cè)輸出信噪比的影響
    4.3 湍流對(duì)激光啁啾調(diào)幅外差探測(cè)系統(tǒng)的影響
    4.4 本章總結(jié)
第五章 總結(jié)和展望
    5.1 主要研究?jī)?nèi)容
    5.2 進(jìn)一步研究方向和方法
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3829234