本文關(guān)鍵詞：2μm激光單模多束外差接收技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)是探測(cè)大氣風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)切變等風(fēng)場(chǎng)信息的一種技術(shù)手段,其具有很強(qiáng)的晴空探測(cè)能力和矢量風(fēng)場(chǎng)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn),是微波氣象雷達(dá)必要的補(bǔ)充。因此,激光測(cè)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(cè)風(fēng)激光雷達(dá)是目前國(guó)際上一大熱點(diǎn)之一。本文圍繞相干激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)的多光束相干探測(cè)的關(guān)鍵理論問(wèn)題和光學(xué)設(shè)計(jì)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(jì),主要工作包括以下幾個(gè)方面:1、根據(jù)相干探測(cè)的空間相干性和時(shí)間相干性理論,對(duì)激光器發(fā)出的本振光和大氣的回波信號(hào)光所構(gòu)成的相干探測(cè)系統(tǒng)主要評(píng)價(jià)參數(shù)即外差效率進(jìn)行理論建模。在信號(hào)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(duì)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。2、相干激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)主要探測(cè)目標(biāo)為大氣米氏散射光回波,本文針對(duì)不同粒徑的顆粒對(duì)光的散射情況,仿真研究了散射光強(qiáng)隨散射角的變化關(guān)系,論證了多束光纖接收回波信號(hào)的必要性和可行性。分析了斜入射的信號(hào)光在接收平面的光場(chǎng)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。3、根據(jù)本文建立的多光束相干探測(cè)理論模型和仿真結(jié)果,設(shè)計(jì)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(jì),提高單模光纖的耦合效率。采用六面體錐棱鏡對(duì)設(shè)計(jì),實(shí)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(shí)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。單模多束光纖與2?1單模光纖耦合器實(shí)現(xiàn)本振光和信號(hào)光的準(zhǔn)直輸出,再經(jīng)光電探測(cè)器產(chǎn)生中頻外差信號(hào)輸出。
【關(guān)鍵詞】：激光測(cè)風(fēng)雷達(dá) 相干探測(cè) 外差效率 單模多束光纖
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN958.98
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-16
• 1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀與分析9-15
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀與分析15-16
• 1.3 本文的主要結(jié)構(gòu)和內(nèi)容16-17
• 第2章 2μm激光單束外差接收系統(tǒng)的建模與仿真17-31
• 2.1 激光外差接收系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)參數(shù)外差效率的建模17-20
• 2.1.1 本振光束的建模17
• 2.1.2 信號(hào)光的建模17-18
• 2.1.3 外差效率的建模18-20
• 2.2 均勻光束與艾里斑外差接收系統(tǒng)的建模與仿真20-24
• 2.2.1 兩束光在傾斜情況下的外差效率變化規(guī)律20-22
• 2.2.2 兩束光在傾斜和偏移情況下的外差效率變化規(guī)律22-24
• 2.3 高斯光束與艾里斑外差接收系統(tǒng)的建模與仿真24-30
• 2.3.1 兩束光在傾斜情況下的外差效率變化規(guī)律24-29
• 2.3.2 兩束光在傾斜和偏移情況下的外差效率變化規(guī)律29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 2μm激光多束外差接收系統(tǒng)的建模與仿真31-49
• 3.1 大氣散射光束的產(chǎn)生機(jī)理與建模31-36
• 3.2 多光束外差接收系統(tǒng)的建模36-41
• 3.3 多光束外差接收系統(tǒng)的外差效率的建模與仿真41-45
• 3.4 外差系統(tǒng)空間相干性分析45-47
• 3.5 本章小結(jié)47-49
• 第4章 單模多束激光外差接收光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)49-68
• 4.1 光學(xué)系統(tǒng)與In GaAs探測(cè)器參數(shù)49-53
• 4.1.1 離軸卡塞格倫望遠(yuǎn)鏡49-51
• 4.1.2 平衡式In GaAs探測(cè)器51-53
• 4.2 2 微米激光外差光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路53-55
• 4.2.1 準(zhǔn)直角估算53
• 4.2.2 傳統(tǒng)式激光平衡外差接收系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)53-54
• 4.2.3 多光束外差探測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)直度54-55
• 4.3 光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)55-66
• 4.3.1 像方遠(yuǎn)心物鏡設(shè)計(jì)56-59
• 4.3.2 六面錐棱鏡對(duì)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)59-65
• 4.3.3 單模多束激光外差接收系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)65-66
• 4.4 本章小結(jié)66-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 白巖;基于鎖模激光的相干多普勒激光雷達(dá)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

2 李彥超;2μm激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)外差探測(cè)方法與關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 王遨游;2μm相干激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)的測(cè)試方法與實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

2 李巖;海洋風(fēng)場(chǎng)仿真及探測(cè)方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

3 牟志修;1550nm激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)相干探測(cè)的實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：2μm激光單模多束外差接收技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：314971