發(fā)布時間：2022-08-02 11:50

　　自1971年偏振激光雷達誕生以來,其在大氣探測中一直發(fā)揮著重要的作用。由于偏振激光雷達的雙路探測屬性,相對于普通大氣探測激光雷達如能見度雷達和云雷達,它需求更高的系統(tǒng)穩(wěn)定性。傳統(tǒng)偏振激光雷達采用增加激光出射功率、增大望遠鏡接收面積的方法來提高探測信噪比,但由于技術(shù)和工藝限制,現(xiàn)階段已達極限。本文采用1.5μm單光子探測的方案,提升系統(tǒng)的探測效率,降低探測噪聲,大幅提升探測信噪比。并且利用1.5μm波段能夠使用全光纖光路的優(yōu)勢,將偏振激光雷達進行小型化設(shè)計,研發(fā)機載平臺雷達系統(tǒng),旨在提升激光雷達可重部署能力,解決地基激光雷達視野受限的問題。本工作涉及三套1.5μm單光子探測激光雷達系統(tǒng)的研發(fā):1、基于多模InGaAs/InP單光子探測器的氣溶膠和云探測激光雷達;2、基于超導(dǎo)納米線單光子探測器的偏振激光雷達;3、無人機載偏振激光雷達。本文的主要工作如下:1.研發(fā)了基于多模InGaAs/InP單光子探測器的氣溶膠和云探測激光雷達。優(yōu)化設(shè)計了InGaAs/InP單光子探測器的工作參數(shù);提出了死時間和后脈沖幾率修正算法,提升了動態(tài)響應(yīng)范圍和信噪比。多模探測器搭配商用150mm 口徑望遠鏡,實現(xiàn)了... 

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 激光雷達簡介
        1.1.1 激光雷達和大氣研究
        1.1.2 激光雷達的發(fā)展簡介
        1.1.3 激光雷達基本原理
    1.2 單光子探測器簡介
        1.2.1 理想單光子探測器的參數(shù)
        1.2.2 非光子數(shù)分辨探測器
        1.2.3 光子數(shù)分辨探測器(PNR)
        1.2.4 單光子探測器中的電子學(xué)
    1.3 本文研究內(nèi)容
第二章 基于多模InGaAs/InP APD的1.5μm氣溶膠和云激光雷達
    2.1 氣溶膠和云激光雷達簡介
    2.2 基于1.5μm多模InGaAs/InP單光子探測器的氣溶膠和云激光雷達
        2.2.1 1.5μm波長探測氣溶膠和云的優(yōu)勢
        2.2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        2.2.3 探測數(shù)據(jù)和校準方案
    2.3 本章小結(jié)
第三章 基于SNSPD的1.5μm偏振激光雷達
    3.1 大氣偏振探測的意義和手段
        3.1.1 光的偏振簡介
        3.1.2 退偏振的探測
        3.1.3 激光雷達退偏振的原因
    3.2 激光雷達的退偏振源種類
        3.2.1 純分子散射
        3.2.2 氣溶膠散射
        3.2.3 中高層云散射
        3.2.4 水云散射
        3.2.5 冰晶云散射
        3.2.6 混合態(tài)云散射
        3.2.7 降水散射
    3.3 基于超導(dǎo)納米線單光子探測器的1.5μm偏振激光雷達
        3.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        3.3.2 系統(tǒng)校準和數(shù)據(jù)處理
        3.3.3 外場實驗和數(shù)據(jù)分析
        3.3.4 小結(jié)
第四章 機載偏振激光雷達
    4.1 無人機載偏振激光雷達系統(tǒng)方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.1.1 系統(tǒng)方案
        4.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計
    4.2 地面退偏振探測實驗
    4.3 飛行掃描探測實驗
    4.4 小結(jié)
第五章 總結(jié)
參考文獻
攻讀博士期間取得的科研成果
致謝



本文編號：3668470