絕對探測大氣溫度的轉動拉曼激光雷達分光系統(tǒng)研究.pdf

1、轉動拉曼激光雷達已成為大氣溫度探測的重要工具，目前，轉動拉曼測溫激光雷達系統(tǒng)都采用相對探測技術，需要定期使用無線電探空儀等對系統(tǒng)參數(shù)校正，影響其實用化進程。本論文設計了一種提取多條譜線的并行轉動拉曼信號分光系統(tǒng)，實現(xiàn)免校正的轉動拉曼激光雷達對大氣溫度的絕對探測。
　　論文從大氣中分子的拉曼散射原理出發(fā)，分析了基于轉動拉曼散射的溫度探測原理，提出提取多條拉曼譜線實現(xiàn)絕對探測的技術，在比較分析國內外現(xiàn)有的分光方案基礎上，設計了以閃耀光

2、柵和光纖光柵為核心分光器件的兩級分光系統(tǒng)，實現(xiàn)拉曼光譜的精細提取，改善了轉動拉曼分光系統(tǒng)的機械穩(wěn)定性。
　　論文在兩級分光系統(tǒng)的結構研究和分光原理的分析下，重點對分光系統(tǒng)中的閃耀光柵、單模多模光纖、單模光纖線陣列和光纖光柵等光學器件進行了分析。以光柵的嚴格耦合波理論為基礎，通過改變和優(yōu)化衍射閃耀光柵周期、波長、角度等參數(shù)，使衍射效率達到70％；以光柵的分光理論為基礎，設計出單模光纖線陣列的結構，最終優(yōu)化選擇出了6條譜線，其波長分別

3、為531.01、530.11、529.66、528.76、527.86、527.42nm，并確定出每條譜線在透鏡焦平面的坐標；依據(jù)每條譜線對應在透鏡焦平面上光斑的大小，結合耦合理論，確定了入射光通過的多模光纖和與光纖線陣列連接的單模光纖參數(shù)以及單模光纖在焦平面的調整范圍：結合實驗室已經(jīng)成熟的FBG技術，以近似等強度懸臂梁作為光纖布拉格光柵調諧機構的核心，實現(xiàn)FBG反射譜線與需要分離出來的6條轉動拉曼譜線的匹配，最終實現(xiàn)所需譜線的精細提取