摘要：在非相干多普勒测风激光雷达系统中,激光的线宽与频率的稳定性是影响测量结果准确性的两个重要因素。研制的激光雷达系统采用种子注入方法产生窄线宽脉冲激光,采用碘分子饱和吸收稳频的方法,利用VB语言基于PID算法编写仪器控制程序,将种子激光器的频率锁定在碘分子吸收线1 109线的高波数边缘上,长时间(>4 h)锁频的精度≤0.5 MHz,频率的长期稳定度为3.55×10-9。设计了连续光测速系统,得出多普勒频移测得的实验值与实际斩波盘的速度值曲线,速度误差小于0.4 m/s。由此也说明,所设计的连续光测速系统可以对整个锁频系统进行校准。该实验也为测风激光雷达的建设提供指导意义。

摘要：多普勒测风激光雷达通过分析系统回波信号的多普勒频移反演出风速,为提高风场探测精度,从稳频技术方面展开研究。在稳频过程中,分别采取措施消除激光频率的长期漂移和短期抖动。针对激光频率的长期漂移,设计并研制了种子激光器温控箱,通过水浴的控温方式大大减小了激光频率的长期漂移,将激光频率稳定在±50 MHz以内;针对激光频率的短期抖动,采用以碘分子吸收池为核心器件的稳频系统,通过半导体控温方式对碘分子吸收池精确控温,控温精度达0.03℃,提高了稳频精度,将激光频率进一步稳定在±8 MHz以内,满足±10 MHz以内的设计精度要求。通过搭建多普勒测风激光雷达系统,对发射激光稳频装置进行系统验证,连续4组风场观测结果表明:系统探测高度为17 km,绝大部分方差在4 m/s以下,满足测风激光雷达测量指标的要求。

摘要：为了解决非注入状态激光脉冲对非相干多普勒激光雷达测风结果可靠性的影响,利用注入与非注入状态激光脉冲建立时间不同的原理,设计和实现了一种脉冲激光种子注入状态检测器,其时间测量精度为45ps,测量时间范围为3.5ns^2500ns,最高脉冲重复频率为1k Hz。利用该检测器对某型号Nd∶YAG脉冲激光器进行了种子注入状态检测实验,结果显示注入(非注入)状态脉冲建立平均时间为123.27ns(134.44ns),1.35h内非注入状态激光脉冲占总激光脉冲比例为8.54%。结果表明,该脉冲激光种子注入状态检测器能够有效地检测出非注入状态的激光脉冲,对于提高激光雷达测风可靠性具有潜在的价值。

摘要：多普勒测风激光雷达是大气风场探测的重要手段;在实际搭建测量大气的多普勒测风激光雷达前,为对系统进行定标,以光纤Mach-Zehnder干涉仪作为鉴频器,设计并建立了风速模拟探测激光雷达的自校正式实验系统,创新地采用可控转速机械转轮产生的线速度引起激光多普勒频移的方法模拟大气风场;利用种子激光器调节波长实现了系统输出强度变化,绘制光纤M-Z干涉仪透过率曲线,反推了光程差精确值;通过对模拟风场装置转轮侧面散射光经过光纤M-Z干涉仪后的能量进行探测,测得±20m/s范围内不同转速下的模拟风速值;通过实验结果分析验证了风速模拟探测激光雷达的自校正式系统的设计理论及方法的可行性。