一種雙波長自適應光學修正波前畸變對直接探測測風激光雷達影響的裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙波長自適應光學修正波前畸變對直接探測測風激光雷達影響的裝置及方法，包括Nd:YAG激光器，收發望遠鏡，自適應光學修正波前畸變的器件，主動激光導星，斬光器，后續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系統表面缺陷對355nm波長的后向散射信號耦合效率的影響。將自適應光學技術應用在激光雷達上，使用主動激光導星的方法，提高了直接探測測風激光雷達的探測性能。
【專利說明】一種雙波長自適應光學修正波前畸變對直接探測測風激光 雷達影響的裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于直接探測測風激光雷達【技術領域】，具體涉及一種基于雙波長自適應光 學修正波前畸變對直接探測測風激光雷達的影響的裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著航空航天技術的發展，在平流層開展用于通信、遙感、目標監視以及 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境的監測 與預報亦已成為重大的需求。發展高垂直分辨率的平流層觀測手段，積累平流層時空變化 數據，已成為從事大氣科學研究、提高軍事國防能力的迫切需要。車載多普勒測風激光雷達 作為一種高時空分辨率、高精度的平流層觀測手段，在從事大氣科學研究、平流層環境監測 等方面具有重要意義。
[0003] 瑞利散射強度與波長的
【權利要求】
1. 一種雙波長自適應光學修正波前畸變對直接探測測風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（19)和自修正后續光路（20);激光器（18)包括 種子激光器（1)、Q調制器（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（19)包括發射望遠鏡（11)，自修正后續光路（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)和后續探 測系統（17)，種子激光器（1)產生1064nm的基頻激光，經過Q調制器（2)調制為脈沖光， 經過泵浦（3)進行能量放大，然后又經過二級放大器（4)和三級放大器（5)實現三級放大， 達到預期能量之后注入二倍頻器（6)倍頻產生532nm波長激光，再經過三倍頻器（7)產生 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 經過色散分束器分離出無用的l〇64nm(8)的激光，再經過色散分束器分離開355nm(10)和 532nm (9)波長的激光，分別注入兩個發射望遠鏡（11)，532nm波長的發射望遠鏡（11)聚焦 在海拔20km高的平流層頂端形成一個主動式激光導星，激光導星的后向散射信號和355nm 準直探測光源的后向散射信號一起被望遠鏡系統（19)接收，并將準直光波（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的波前畸變轉換為355nm波前畸變量，并將所需修正參數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波長信號經過光纖耦合器（16) 耦合進光纖系統，并將信號輸入到FP鑒頻器和后續探測系統（17)，后續探測系統（17)輸出 的信號輸入計算機進行處理和保存。
2. -種雙波長自適應光學修正波前畸變對直接探測測風激光雷達影響的方法，利用 權利要求1所述的雙波長自適應光學修正波前畸變對直接探測測風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)和主動激光導星，具體步驟如下： 步驟（1)、激光器（18)產生355nm和532nm波長的激光，其中532nm波長經過發射望遠 鏡（11)聚焦在海拔20km的平流層頂，制造一個主動激光導星； 步驟（2)、接收望遠鏡接收兩種波長產生的后向散射信號，其中532nm波長的信號經過 色散分束器透射，經斬光器（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)、探測后的信號經過計算機轉換為355nm波長所需修正的波前畸變量，發送給 波前修正器進行波前畸變修正，同時開啟FP鑒頻器的后續探測系統進行探測直接探測測 風探測。
【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 優先權日:2014年8月15日
【發明者】竇賢康, 王沖, 夏海云, 上官明佳, 趙若燦 申請人:中國科學技術大學