[发明专利]全光纤多普勒激光雷达风场探测系统及探测方法

权利要求书

1.一种全光纤多普勒激光雷达风场探测系统，其特征在于：包括激光发射系统（1）、光学接收系统（2）、鉴频及光学探测系统（3）和信号处理系统（4），鉴频及光学探测系统（3）与信号处理系统（4）连接，激光发射系统（1）和光学接收系统（2）通过多模/单模转换器与鉴频及光学探测系统（3）连接；激光发射系统（1）发射激光进入大气，光学接收系统（2）接收大气分子的后向散射光，并将其耦合入多模光纤，再经过多模/单模转换器进入鉴频及光学探测系统（3）处理后，送入信号处理系统4，经处理得到风速信息。 

2.如权利要求1所述的全光纤多普勒激光雷达风场探测系统，其特征在于：激光发射系统（1）前设有分束器、反射镜和扫描镜，激光通过分束器、反射镜到达扫描镜，通过扫描镜折射进入大气，光学接收系统（2）通过扫描镜接收大气分子的后向散射光。 

3.如权利要求1或2所述的全光纤多普勒激光雷达风场探测系统，其特征在于：鉴频及光学探测系统（3）包括光纤M-Z干涉仪和光电探测器，光纤M-Z干涉仪由两个光纤耦合器C₁、C₂和两条光纤干涉臂L₁、L₂组成；光信号从光纤M-Z干涉仪输入端输入，由光纤M-Z干涉仪输出端口输出；输出的光信号有两路传播途径，一路经光纤耦合器C₁的直通臂、光纤干涉臂L₁和光纤耦合器C₂的直通臂，另一路经光纤耦合器C₁的交叉臂、光纤干涉臂L₂和光纤耦合器C₂的交叉臂，两路信号在输出端口相互干涉，由光电探测器接收。 

4.如权利要求3所述的全光纤多普勒激光雷达风场探测系统， 其特征在于：光纤M-Z干涉仪包括输入端1和2，光纤M-Z干涉仪包括输出端口3和4；输出端口3输出的信号由光电探测器PMT1接收，输出端口4输出的信号由光电探测器PMT2接收。 

5.利用如权利要求1-4任一项所述的全光纤多普勒激光雷达风场探测系统的探测方法，其特征在于：激光发射系统（1）采用频率稳定的种子注入ND:YAG脉冲激光器，经二倍频晶体出射激光，光束经过准直扩束系统、分束器、反射镜到达扫描镜，通过扫描镜折射进入大气，回波信号通过光学接收系统（2）接收，然后将散射回波信号耦合到多模光纤中，再经过多模/单模转换器和透镜准直进入光纤M-Z干涉仪的输入端，3dB光耦合器C₁将光分为强度相等的两束光，经过具有光程差的两臂传输，再经3dB耦合器C₂干涉后从两端口3和4输出，再由探测器接收后送入信号处理系统（4），进行数据采集和反演计算，得到风速大小信息，风速方向由光束扫描系统确定。