[发明专利]基于全光纤扫描F-P干涉仪的大动态风场探测激光雷达

摘要

本发明公开了一种基于全光纤扫描F‑P干涉仪的大动态风场探测激光雷达，激光脉冲产生单元出射的光脉冲经发射望远镜指向探测大气，回波信号经背景噪声滤除单元滤除背景噪声，由光谱扫描单元实现对参考信号和大气气溶胶谱的扫描，由单光子探测器实现对信号的探测，由数据采集单元和处理单元完成对数据的采集和大气风速的反演。本发明通过采用光纤F‑P干涉仪的透射谱和反射谱完成对气溶胶后向散射谱的扫描，避免了能量浪费和消除了激光能量抖动对测量的影响；通过单光子探测器实现对大气微弱信号的探测；通过同时扫描参考激光谱和大气气溶胶谱，完成对多普勒频移符号的甄别。本发明所述的激光雷达具有人眼安全、测量风速动态范围大、探测距离远等优点。

主权项

1.一种基于全光纤扫描F‑P干涉仪的大动态风场探测激光雷达，其特征在于，包括：激光脉冲产生单元(10)、收发望远镜单元(20)、背景噪声滤除单元(40)、光谱扫描单元(50)、单光子探测单元(60)、数据采集单元(70)和后续数据反演和显示单元(80)；其中：激光脉冲产生单元(10)输出探测信号与参考信号；其中的探测信号经收发望远镜单元(20)扩束后指向探测大气，并由收发望远镜单元(20)接收回波信号；所述回波信号先经背景噪声滤除单元(40)滤除背景噪声；所述光谱扫描单元(50)对滤除背景噪声后的回波信号以及参考信号进行提取，提取的光学信号由单光子探测单元(60)进行探测，探测得到的电信号通过数据采集单元(70)进行采集记录，最后通过后续数据反演和显示单元(80)反演和显示大气风速；所述光谱扫描单元(50)包括：光纤分束器(51)、光纤环形器(52)、扫描式光纤F‑P干涉仪(53)、光纤F‑P干涉仪控制器(54)与恒温恒压装置(55)；所述参考信号在时域上先到达光纤分束器(51)，从光纤分束器(51)出射的信号先经过光纤环形器(52)的a端口到达扫描式光纤F‑P干涉仪(53)，其中扫描式光纤F‑P干涉仪(53)的透射信号直接进入单光子探测单元(60)，扫描式光纤F‑P干涉仪(53)的反射信号返回光纤环形器(52)后从b端口出射后进入单光子探测单元(60)；所述恒温恒压装置(55)用于确保扫描式光纤F‑P干涉仪(53)在恒温恒压下工作；其中，在测风前，通过控制光纤F‑P干涉仪控制器(54)的输出电压使激光频率位于扫描式光纤F‑P干涉仪(53)自由谱间距的中心位置，从而通过鉴别大气气溶胶谱相对参考激光谱的位置确定大气多普勒频移的符号。