多普勒測風(fēng)激光雷達在全球范圍風(fēng)速風(fēng)向探測方面已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。光纖Mach-Zehnder干涉儀作為測風(fēng)激光雷達的鑒頻系統(tǒng),具有輕便、穩(wěn)定性高的優(yōu)點。但是,一般的光纖Mach-Zehnder干涉儀的單模光纖與望遠鏡接收系統(tǒng)的多模光纖耦合時能量耦合損耗很嚴重,造成回波信號大量衰減,影響探測高度。鑒于此提出使用多模光纖Mach-Zehnder干涉儀作為鑒頻系統(tǒng),提高耦合效率,實現(xiàn)能量及探測高度的提升。論文中首先分析了高斯光束在多模光纖中傳播方式、模式分布、能量占比等一系列傳輸特性,討論了不同發(fā)散角和傾角的光線耦合進入光纖后模式激發(fā)的特點。針對多模光纖Mach-Zehnder干涉儀干涉質(zhì)量下降問題,本文提出利用調(diào)整入射角及擾模方式實現(xiàn)多模光纖準單模輸出,并確定了光耦合到多模光纖實現(xiàn)準單模輸出的入射角度以及實現(xiàn)準單模傳輸?shù)臄_模半徑。之后,對設(shè)計的擾模結(jié)構(gòu)進行實驗,測得輸出能量約為總能量的30%,較之全光纖Mach-Zehnder干涉儀系統(tǒng)效率提高。在對干涉儀鑒頻系統(tǒng)研究中,首先通過全光纖Mach-Zehnder干涉儀風(fēng)場探測理論以及多模光纖有效折射率的討論,確定出干涉儀的臂長差。隨后,根據(jù)模... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 多普勒激光雷達的發(fā)展
        1.2.2 多模光纖干涉儀的發(fā)展
    1.3 主要研究內(nèi)容
2 基于光纖Mach-Zehnder干涉儀的測風(fēng)激光雷達探測原理
    2.1 多普勒測風(fēng)原理
    2.2 基于邊緣檢測技術(shù)的多普勒激光雷達探測原理
    2.3 本章小結(jié)
3 多模光纖Mach-Zehnder干涉儀鑒頻系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究
    3.1 光波導(dǎo)理論及模式能量計算
        3.1.1 高斯光束和光纖匹配分析
        3.1.2 入射光束傾角對模式激發(fā)的影響
    3.2 多模光纖輸出特性
    3.3 多模光纖Mach-Zehnder干涉儀結(jié)構(gòu)和準單模系統(tǒng)設(shè)計
        3.3.1 多模光纖Mach-Zehnder干涉儀結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.3.2 光線入射角影響傳輸模式原理
        3.3.3 多模光纖彎曲損耗傳輸特性及擾模原理
    3.4 多模光纖Mach-Zehnder干涉儀理論
        3.4.1 多模光纖模式干涉原理分析
        3.4.2 多模光纖Mach-Zehnder干涉儀光程差分析
        3.4.3 多模光纖Mach-Zehnder干涉儀透過率函數(shù)分析
        3.4.4 鑒頻系統(tǒng)靈敏度分析
        3.4.5 鑒頻系統(tǒng)信噪比分析
    3.5 溫度對干涉儀的影響
        3.5.1 溫度變化對干涉儀重要參數(shù)的影響
        3.5.2 溫度對風(fēng)速誤差分析
    3.6 本章小結(jié)
4 多模光纖Mach-Zehnder干涉儀實驗研究
    4.1 光線入射角影響傳輸模式實驗分析
    4.2 彎曲半徑及擾模圈數(shù)對擾模效果的影響
    4.3 多模光纖Mach-Zehnder干涉儀干涉結(jié)果分析
    4.4 鑒頻系統(tǒng)實驗測量及分析
    4.5 鑒頻系統(tǒng)透過率函數(shù)的分析
    4.6 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻
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【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于光纖Mach-Zehnder干涉儀的多普勒激光雷達系統(tǒng)及實驗研究[D]. 晏雯秀.西安理工大學(xué) 2018
[2]基于模間干涉的馬赫—澤德光纖傳感器的研究[D]. 孫苗.中國計量學(xué)院 2013
[3]基于邊緣技術(shù)多普勒測風(fēng)激光雷達鑒頻系統(tǒng)研究[D]. 徐新宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號：3190166