直接探測激光雷達準直和調(diào)整系統(tǒng)設計.pdf

1、直接測風激光雷達是探測晴空風場精細結(jié)構(gòu)的遙感工具，對于天氣預報、大氣動力學研究、航空風切變安全預警和國防應用都有重要的意義和顯著的應用前景。
　　多普勒激光測風雷達從工作原理上可分為相干和非相干（直接探測）兩種。本文分析了測風激光雷達的基本原理。在此基礎上論證了發(fā)散角的大小對鑒頻精度的影響，并在實驗中測量了幾種不同發(fā)散角光束掃描F-P標準具的透過率曲線，結(jié)果表明當入射光斑大小相同時，發(fā)散角越小，其對應的精細度越高，鑒頻精度越高，因

2、此需要對光束發(fā)散角進行壓縮。同時光斑越小對鑒頻越有利。為了滿足雷達系統(tǒng)測風精度，需要將回波信號發(fā)散角壓縮到1mrad以下，同時在0-3m的工作距離內(nèi)使光斑尺寸小于10mm。為了方便光路調(diào)整同時考慮到耦合效率，望遠鏡回波信號需要導入多模光纖后再進行準直。由于單透鏡的準直區(qū)域要想有好的準直效果就要求透鏡焦距f'較大，用單透鏡準直必然用長焦距透鏡，同時還要滿足入射束腰位于透鏡的前焦點處，這必然導致準直系統(tǒng)尺寸太大。另外，單透鏡的變換能力有限，

3、一般不適用準直區(qū)域很大的變換。使用正負透鏡組的離焦系統(tǒng)可以很好的解決這個問題。我們使信號光束進行離焦系統(tǒng)擴束前先用一個直徑小，焦距短，便于集成的自聚焦透鏡先進行一級準直，這樣使光束進入離焦系統(tǒng)擴束時光斑尺寸不會太大，又減小了離焦系統(tǒng)擴束倍率，使得加工方便。
　　雷達系統(tǒng)工作之前，首先要調(diào)整出射激光束與望遠鏡光軸的一致性，使得接收到的回波信號最強。本文設計了一種基于matlab圖像處理的自動準直系統(tǒng)，對調(diào)整的結(jié)果進行實驗驗證，表明結(jié)