一種雙波長自適應(yīng)光學(xué)修正波前畸變對直接探測測風(fēng)激光雷達影響的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙波長自適應(yīng)光學(xué)修正波前畸變對直接探測測風(fēng)激光雷達影響的裝置及方法，包括Nd:YAG激光器，收發(fā)望遠鏡，自適應(yīng)光學(xué)修正波前畸變的器件，主動激光導(dǎo)星，斬光器，后續(xù)FP鑒頻器和控制裝置。所述方法可以修正大氣湍流和望遠鏡鏡片及后繼光學(xué)系統(tǒng)表面缺陷對355nm波長的后向散射信號耦合效率的影響。將自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)應(yīng)用在激光雷達上，使用主動激光導(dǎo)星的方法，提高了直接探測測風(fēng)激光雷達的探測性能。
【專利說明】一種雙波長自適應(yīng)光學(xué)修正波前畸變對直接探測測風(fēng)激光 雷達影響的裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于直接探測測風(fēng)激光雷達【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于雙波長自適應(yīng)光 學(xué)修正波前畸變對直接探測測風(fēng)激光雷達的影響的裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，在平流層開展用于通信、遙感、目標(biāo)監(jiān)視以及 其他一系列用途的航空活動需求快速增加。因此對于平流層自身的天氣氣候與環(huán)境的監(jiān)測 與預(yù)報亦已成為重大的需求。發(fā)展高垂直分辨率的平流層觀測手段，積累平流層時空變化 數(shù)據(jù)，已成為從事大氣科學(xué)研究、提高軍事國防能力的迫切需要。車載多普勒測風(fēng)激光雷達 作為一種高時空分辨率、高精度的平流層觀測手段，在從事大氣科學(xué)研究、平流層環(huán)境監(jiān)測 等方面具有重要意義。
[0003] 瑞利散射強度與波長的

【權(quán)利要求】
1. 一種雙波長自適應(yīng)光學(xué)修正波前畸變對直接探測測風(fēng)激光雷達影響的裝置，其特征 在于：該裝置包括激光器（18)、望遠鏡系統(tǒng)（19)和自修正后續(xù)光路（20);激光器（18)包括 種子激光器（1)、Q調(diào)制器（2)、泵浦（3)、二級放大器（4)、三級放大器（5)、二倍頻器（6)、 三倍頻器（7)和色散分束器，望遠鏡系統(tǒng)（19)包括發(fā)射望遠鏡（11)，自修正后續(xù)光路（20) 包括斬波器（13)、波前畸變探測器（14)、波前畸變矯正器（15)、光纖耦合器（16)和后續(xù)探 測系統(tǒng)（17)，種子激光器（1)產(chǎn)生1064nm的基頻激光，經(jīng)過Q調(diào)制器（2)調(diào)制為脈沖光， 經(jīng)過泵浦（3)進行能量放大，然后又經(jīng)過二級放大器（4)和三級放大器（5)實現(xiàn)三級放大， 達到預(yù)期能量之后注入二倍頻器（6)倍頻產(chǎn)生532nm波長激光，再經(jīng)過三倍頻器（7)產(chǎn)生 355nm波長激光，此時激光含有1064nm(8)，532nm(10)和355nm(9)三種波長的激光，激光 經(jīng)過色散分束器分離出無用的l〇64nm(8)的激光，再經(jīng)過色散分束器分離開355nm(10)和 532nm (9)波長的激光，分別注入兩個發(fā)射望遠鏡（11)，532nm波長的發(fā)射望遠鏡（11)聚焦 在海拔20km高的平流層頂端形成一個主動式激光導(dǎo)星，激光導(dǎo)星的后向散射信號和355nm 準(zhǔn)直探測光源的后向散射信號一起被望遠鏡系統(tǒng)（19)接收，并將準(zhǔn)直光波（12)入射在色 散分束器上，其中532nm波長的信號透射，355nm波長信號反射進入波前畸變矯正器（15)， 532nm透射光經(jīng)過斬波器（13)斬波，選擇20km平流層頂段的信號通過，并將其入射在波前 畸變探測器（14)上，波前畸變探測器（14)將檢測到的波前畸變信號輸送給計算機，計算機 將532nm的波前畸變轉(zhuǎn)換為355nm波前畸變量，并將所需修正參數(shù)傳輸給波前畸變矯正器 (15)對355nm波長的波前畸變進行修正，修正之后的355nm波長信號經(jīng)過光纖耦合器（16) 耦合進光纖系統(tǒng)，并將信號輸入到FP鑒頻器和后續(xù)探測系統(tǒng)（17)，后續(xù)探測系統(tǒng)（17)輸出 的信號輸入計算機進行處理和保存。
2. -種雙波長自適應(yīng)光學(xué)修正波前畸變對直接探測測風(fēng)激光雷達影響的方法，利用 權(quán)利要求1所述的雙波長自適應(yīng)光學(xué)修正波前畸變對直接探測測風(fēng)激光雷達影響的裝置， 其特征在于：同時利用了 355nm (9)和532nm (10)雙波長的激光，收發(fā)望遠鏡（19)，斬光器 (13)，波前探測器（14)，波前修正器（15)，PF鑒頻器（17)和主動激光導(dǎo)星，具體步驟如下： 步驟（1)、激光器（18)產(chǎn)生355nm和532nm波長的激光，其中532nm波長經(jīng)過發(fā)射望遠 鏡（11)聚焦在海拔20km的平流層頂，制造一個主動激光導(dǎo)星； 步驟（2)、接收望遠鏡接收兩種波長產(chǎn)生的后向散射信號，其中532nm波長的信號經(jīng)過 色散分束器透射，經(jīng)斬光器（13)截取20km的后向散射信號，進入波前探測器（14)進行探 測； 步驟（3)、探測后的信號經(jīng)過計算機轉(zhuǎn)換為355nm波長所需修正的波前畸變量，發(fā)送給 波前修正器進行波前畸變修正，同時開啟FP鑒頻器的后續(xù)探測系統(tǒng)進行探測直接探測測 風(fēng)探測。
【文檔編號】G01S7/48GK104155660SQ201410403959
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】竇賢康, 王沖, 夏海云, 上官明佳, 趙若燦 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)