多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)是獲得大氣環(huán)境參數(shù)的重要手段,國內(nèi)多家科研機構(gòu)在測風(fēng)激光雷達(dá)領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展,已實現(xiàn)了鈉層峰值區(qū)(約91 km)和鈉層邊緣(約82和103 km)風(fēng)場的探測。多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)采用窄帶的納秒脈沖激光束作為光源,其譜型是激光雷達(dá)進(jìn)行風(fēng)溫數(shù)據(jù)反演的重要參數(shù),影響激光雷達(dá)的探測精度和穩(wěn)定性,因此需要在線監(jiān)測發(fā)射光束的譜型。本文以法布里-珀羅干涉儀(FPI)、Boxcar門控積分平均器和高性能數(shù)據(jù)采集卡等設(shè)備,搭建了一套脈沖激光譜型測量系統(tǒng),對鈉層風(fēng)溫激光雷達(dá)的發(fā)射光束進(jìn)行了在線測量和實時分析。本文的工作主要涵蓋以下四個部分:系統(tǒng)原理:根據(jù)納秒脈沖激光束的信號特點,結(jié)合法布里-珀羅干涉儀的工作機理,得出了一套脈沖激光譜型測量方法,構(gòu)建了激光雷達(dá)專用的測量系統(tǒng);硬件構(gòu)成:搭建專用的采集光路,選取具備高精度穩(wěn)壓輸出且具備編程控制的電壓模塊、高速光電探測器、Boxcar門控積分平均器以及AD采樣卡組成硬件系統(tǒng);軟件實現(xiàn):實現(xiàn)了對FPI腔長的精確控制和脈沖信號的同步采集,并具備狀態(tài)實時顯示和數(shù)據(jù)在線處理等功能;測試結(jié)果和分析:對譜型測量系統(tǒng)進(jìn)行了測試,使用該套測量系統(tǒng)對鈉層風(fēng)溫激光雷達(dá)的發(fā)射光束譜型進(jìn)行測量,對測量結(jié)果進(jìn)行分析。使用該系統(tǒng)測量鈉層風(fēng)溫激光雷達(dá)的發(fā)射光束,測量結(jié)果表明:線寬約為123MHz,與出廠測量值基本一致,滿足測風(fēng)激光雷達(dá)的高精度探測需求。該系統(tǒng)可搭載于激光雷達(dá)上用于實時監(jiān)測激光譜型,為確保測風(fēng)激光雷達(dá)的精度和穩(wěn)定性提供技術(shù)支撐。
【學(xué)位單位】：中南民族大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN958.98
【部分圖文】：

圖 2.1 多光束干涉平板下方透射出的所有光束進(jìn)行累加，得出透射。1 20221it tAr eA δ= 鄰光束的相位差，該相位差由光程差產(chǎn)生，其可24nhcosπδ θλ= 式容易得出反射系數(shù)和透射系數(shù)的關(guān)系如式（21 2r = r21 2 1t t = 1 r = 1 R = T

( )241RFR= 知，精細(xì)度系數(shù) F 由平行平板表面的會產(chǎn)生干涉條紋，精細(xì)度系數(shù)越大，干出，從平板中透射光的光強與反射率R的鍍膜材料和鍍膜工藝有關(guān)。當(dāng)R一定此容易得出，當(dāng)δ 滿足 δ = 2mπ， m =光強達(dá)到極大值。（FPI:Fabry-PerotInterferometer）是多腔組成結(jié)構(gòu)不同，主要分為平面法布。圖 2.2 為平面法布里-珀羅干涉儀的

圖 2.3 掃描式共焦型法布里-珀羅干涉儀情況下，兩個球面反射鏡之間距離，即干涉儀的腔長入射時，干涉儀中相繼光線的光程差 Δs 引起的相位7]。432 2s n 4drπ π ρδλ λ = Δ = + 束到光軸的距離，n為干涉儀腔內(nèi)的折射率。由式（= 2mπ，透射光強出現(xiàn)極大值，對應(yīng)干涉圓環(huán)的亮級43n 4d mrρλ + = , m =0,1, 2, 光軸的距離ρ 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于曲率半徑r ，上式可以寫為式
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2877044