[发明专利]一种紫外红外同步工作的双频测风激光雷达

说明书

本发明提供了一种紫外红外同步工作的双频测风激光雷达，通过时分复用和波分复用技术相结合，将出射的激光的频率分别锁定在F‑P干涉仪透过率曲线的上升沿和下降沿，形成鉴频用的双边缘。紫外激光和近红外激光由同一激光器出射，通过利用F‑P干涉仪的周期性结构，从而使得这两个波长的激光均可用于大气风场探测，其中紫外激光用于探测大气分子的瑞利散射信号，红外激光用于探测大气气溶胶的米散射信号。本发明提出的系统方案，简化了接收光路，提高了测风激光雷达的风场探测能力。

技术领域

本发明涉及激光雷达，尤其涉及一种紫外红外同步工作的双频测风激光雷达。

背景技术

测风激光雷达对提高长期天气预报的准确性、改进气候研究模型、提高军事环境预报等有重大意义。因此，大气风场的测量受到越来越多的关注，国际民航机构、世界气象组织、世界各国航空航天的研究机构等组织都正在积极地开展风场探测系统的研究与开发。

多普勒测风激光雷达根据探测原理的不同可分为相干探测和直接探测。相干探测通过激光大气回波信号与本振激光相干的方式探测风速。直接探测则利用鉴频器将多普勒频移信息转化为能量的相对变化以探测大气风速。在基于边缘技术的直接探测测风激光雷达中，F-P干涉仪具有边缘陡峭，速度和灵敏度高以及针对不同探测目标和工作波长可优化设定等优点，是直接探测测风激光雷达中应用最广泛的鉴频器。

目前，基于不同的测量波长对大气不同高度的风速进行探测都要使用两台单独的测风激光雷达，而测风激光雷达包括激光光源、激光发射系统、激光接收系统、鉴频器、探测器等，造价昂贵，体积大。如何利用单台激光雷达对不同高度风速同时测量以降低成本是亟待解决的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述问题，本发明提供了一种基于双频激光器，双通道F-P干涉仪腔，可同时实现不同高度风速探测的测风激光雷达，用以解决使用多台测风激光雷达的成本问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种紫外红外同步工作的双频测风激光雷达，包括：

种子激光器模块，用于输出第一波长的种子激光；所述第一波长为近红外波段；

第一声光频移器，用于将种子激光进行移频输出第1激光；所述第1激光的中心频率小于种子激光的中心频率；

第一倍频模块，用于对输入的第1激光进行二倍频和三倍频，输出第一倍频激光，所述第一倍频激光包含第1激光、第1二倍频激光和第1三倍频激光；

第二声光频移器，用于将种子激光进行移频输出第2激光；所述第2激光的中心频率大于种子激光的中心频率；

第二倍频模块，用于对输入的第2激光进行二倍频和三倍频，输出第二倍频激光，所述第二倍频激光包含第2激光、第2二倍频激光和第2三倍频激光；

所述第1三倍频激光和第2三倍频激光为紫外波段；

所述第一倍频模块输出的激光分为两束，一束作为信号光，另一束作为参考光；所述第二倍频模块输出的激光也分为两束，一束作为信号光，另一束作为参考光；

扩束系统，用于将第一倍频激光和第二倍频激光中的信号光扩束后输出到大气；

接收望远镜，用于接收大气回波信号；

色分镜，用于接收大气回波信号和参考光，并将接收到的信号分为第一波长激光和第二波长激光分别输出；

所述第一波长激光输入到第一F-P干涉仪，所述第二波长激光输入到第二F-P干涉仪；

探测模块，用于检测第一F-P干涉仪和第二F-P干涉仪输出的信号；

数据采集和处理模块，用于对探测模块输出的信号进行采集和分析处理；