一种基于偏振复用的直接探测测风激光雷达

摘要

本发明公开了一种基于偏振复用的直接探测测风激光雷达，通过基于偏振态相互垂直的激光经光纤Fabry-Perot干涉仪时透过率曲线不同的原理，采用偏振复用技术，将连续激光分成偏振态相互垂直的两路，其中一路经脉冲调制后用于探测大气风场，另外一路用于锁定激光频率，这两路共用一个光纤Fabry-Perot干涉仪，这两路信号的合并和分离探测采用保偏合束器和偏振分束器完成。该方案中仅用单个光纤Fabry-Perot干涉仪实现了同时的频移探测和频率跟踪锁定，相比于采用多通道Fabry-Perot干涉仪或多个Fabry-Perot干涉仪构成的系统，该发明装置成本低、结构紧凑并且系统相对稳定。

主权项

一种基于偏振复用的直接探测测风激光雷达，其特征在于，包括：连续光纤激光器(1)、偏振控制器(2)、第一偏振分束器(3)、声光调制器(4)、任意函数发生器(5)、光纤放大器(6)、扩束镜(7)、望远镜(8)、环形器(9)、光纤布拉格光栅(10)、保偏合束器(11)、保偏分束器(12)、第二偏振分束器(13)、第一模拟探测器(14)、第一起偏器(15)、第一单光子探测器(16)、光纤Fabry‑Perot干涉仪(17)、恒温箱(18)、光纤Fabry‑Perot干涉仪控制器(19)、第三偏振分束器(20)、第二模拟探测器(21)、A/D数据采集卡(22)、第二起偏器(23)、第二单光子探测器(24)、光子计数采集卡(25)、计算机(26)；其中，连续光纤激光器(1)的输出端与偏振控制器(2)的输入端连接，偏振控制器(2)的输出端与第一偏振分束器(3)的输入端连接，第一偏振分束器(3)的输出端B与声光调制器(4)的输入端连接，任意函数发生器(5)的输出端与声光调制器(4)的输入端连接，声光调制器(4)的输出端与光纤放大器(6)的输入端连接，光纤放大器(6)的输出端与扩束镜(7)的输入端连接；望远镜(8)接收大气后向散射信号，望远镜(8)的输出端与环形器(9)的输入端连接，环形器(9)的收发复用端与光纤布拉格光栅(10)的输入端连接，环形器(9)的输出端与保偏合束器(11)的输入端A连接，保偏合束器(11)的输入端C还与第一偏振分束器(3)的输出端A相连，保偏合束器(11)的输出端B与保偏分束器(12)的输入端连接，保偏分束器(12)的输出端C与第二偏振分束器(13)的输入端连接，第二偏振分束器(13)的输出端B与第一模拟探测器(14)连接，第二偏振分束器(13)的输出端A与第一起偏器(15)的输入端连接，第一起偏器(15)的输出端与第一单光子探测器(16)连接；保偏分束器(12)的输出端B与光纤Fabry‑Perot干涉仪(17)的输入端连接，光纤Fabry‑Perot干涉仪(17)放置于恒温箱(18)中，Fabry‑Perot干涉仪(17)的输出端与第三偏振分束器(20)的输入端连接；第三偏振分束器(20)的输出端B与第二模拟探测器(21)连接，第三偏振分束器(20)的输出端A与第二起偏器(23)的输入端连接，第二起偏器(23)的输出端与第二单光子探测器(24)连接；第一模拟探测器(14)和第二模拟探测器(21)的输出端与A/D数据采集卡(22)的输入端连接，A/D数据采集卡(22)的输出端作为反馈信号输入给光纤Fabry‑Perot干涉仪控制器(19)，光纤Fabry‑Perot干涉仪控制器(19)输出端与光纤Fabry‑Perot干涉仪(17)连接；第一单光子探测器(16)和第二单光子探测器(24)的输出端与光子计数采集卡(25)的输入端连接；光子计数采集卡(25)的输出端与计算机(26)连接。