1 中国科学技术大学 地球和空间科学学院，安徽 合肥 230026
2 中国科学院近地空间环境重点实验室，安徽 合肥 230026
3 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站，安徽 亳州 233527
4 北京遥测技术研究所，北京 100076
星载测风激光雷达可以提供全球范围高实时性、高精度、高分辨率的大气风场信息，已经被认为是解决全球化风场观测的最佳手段。我国也在积极开展星载多普勒测风激光雷达相关研究工作。针对400 km高度的卫星轨道，设计并研制了一套多普勒直接测风激光雷达光学接收机，结合双边缘检测原理和星载平台相关技术参数，对Fabry-Perot标准具的主要参数进行设计。为了满足星载平台对稳定性和小型化的需求，接收机中主要光学元件之间采用分子粘接方式紧密连接。整个光学接收机集成在450 mm×300 mm×80 mm密闭箱体中，内部光学元件采用倒插方式沉入接收机壳体的凹槽内，整体结构稳定可靠，集成度高。通过改变激光波长的方式扫描Fabry-Perot标准具的透过率曲线，对所研制的接收机进行了性能测试。并由透过率曲线的实测参数对接收机的测风性能进行仿真，仿真结果显示在30 km处的最大风速误差为2.94 m/s。并进一步分析了接收机带宽增宽对测风精度的影响，分析结果显示带宽偏差为0.43 pm时，会引起1 m/s的风速误差增量。
星载激光雷达 法布里-珀罗标准具 多普勒测风 双边缘检测 spaceborne lidar Fabry-Perot etalon Doppler wind measurement dual edge detection 红外与激光工程
2022, 51(9): 20210831
西安理工大学 机械与精密仪器工程学院, 西安 710048
基于光纤Mach-Zehnder干涉仪双边缘检测技术, 提出并设计了一套全光纤非相干测风激光雷达系统, 对多普勒频移的提取和风速反演算法进行了理论分析, 针对大气分子散射信号的特点, 对光纤Mach-Zehnder鉴频系统进行了优化设计.应用美国标准大气模型, 对系统的灵敏度、信噪比以及测量误差进行了数值仿真.仿真结果表明, 对532 nm波长的地基分子散射测风激光雷达, 当垂直距离分辨率为300 m, 进行1 000次激光脉冲累计平均后, 得到径向探测距离达到20 km, 径向风速在±100 m/s的范围内时, 径向风速误差小于1.4 m/s, 说明此系统可以进行远距离大尺度风速的测量, 为新型小型化测风激光雷达的开发及研制提供了一种可行的技术方案.
激光雷达 多普勒测风 数值仿真 光纤Mach-Zehnder干涉仪 双边缘检测技术 风速反演 鉴频系统 Lidar Doppler wind measurement Numerical simulation Optical fiber Mach-Zehnder interferometer Double-edge technique Wind velocity retrieval Frequency discriminator system
中国科学院上海光学精密机械研究所,上海,201800
设计一套测量大气风场的多普勒激光雷达系统,以种子注入的单频、高重频、脉冲紫外全固态激光器为发射光源,采用两种直接探测技术获取高低空大气风场.基于费索干涉仪(Fizeau)的条纹图像技术获取边界层和低对流层大气风场,基于双法布里珀罗干涉仪(DFF)的双边缘检测技术获取高对流层和低平流层风场.研制的单频全固态激光器输出100 Hz、30 mJ的单纵模脉冲激光,输出线宽达到傅里叶转换极限.报道了测量原理和数值模拟结果、实验样机和系统技术参数.系统将用于移动式高低空大气风场测量.
直接探测多普勒激光雷达 条纹图像 双边缘检测 种子注入
