基于光纖Fabry-Perot濾波器的水汽探測拉曼激光雷達(dá)系統(tǒng)研究.pdf

1、水汽在大氣中的含量較少，但確是大氣系統(tǒng)重要的組成部分，它是云層和降雨的直接構(gòu)成成分，在大氣動力學(xué)，水文學(xué)等研究中起著重要作用。目前拉曼激光雷達(dá)已成為探測大氣水汽的一種重要的技術(shù)和手段，而開展新型小型可靠高效的拉曼分光系統(tǒng)研究，一直是拉曼激光雷達(dá)研究的關(guān)鍵技術(shù)，也可為空基、星載平臺的激光雷達(dá)探測提供技術(shù)支持，具有重要的研究意義和應(yīng)用價值。
　　依據(jù)光纖F-P濾波器優(yōu)良的選波性能和光纖結(jié)構(gòu)特性，本論文提出了一種以光纖F-P濾波器作為主

2、要分光器件的全光纖水汽探測拉曼激光雷達(dá)系統(tǒng)，進(jìn)行了光纖F-P濾波器的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)和透射性能分析，設(shè)計(jì)了光纖帶通濾波器和光纖F-P濾波器的二級級聯(lián)濾波結(jié)構(gòu)，以及光纖耦合器相串聯(lián)的光纖分路器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)光纖耦合器、光纖帶通濾波器和光纖F-P濾波器輸出光譜的匹配，從而完成了基于光纖F-P濾波器的全光纖拉曼分光系統(tǒng)設(shè)計(jì)，獲得對拉曼回波信號的精細(xì)提取和對彈性散射信號的高效抑制。
　　論文對全光纖拉曼激光雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的理論仿真與分析。首先

3、討論了溫度、激光入射角對光纖F-P濾波器透射性能的影響。基于高斯光束空間傳播特性所引起遠(yuǎn)場發(fā)散角的不同，重點(diǎn)分析了不同高度激光雷達(dá)回波信號經(jīng)過光纖F-P濾波器后光學(xué)特性的變化與影響。并討論了分光系統(tǒng)抑制率，光束發(fā)散角等參數(shù)對不同天氣條件下系統(tǒng)水汽探測信噪比的影響。仿真結(jié)果表明，在大氣能見度30km的天氣條件下，在夜晚可實(shí)現(xiàn)約6km以下的大氣水汽有效探測，白天的有效探測距離可達(dá)到4.4km。
　　最后，進(jìn)行了全光纖分光系統(tǒng)的初步光學(xué)