[发明专利]一种基于偏振复用的直接探测测风激光雷达

权利要求书

1.一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。

2.根据权利要求1所述的测风激光雷达，其特征在于，所述的恒温箱(18)的控温精度为0.001K。

3.根据权利要求1所述的测风激光雷达，其特征在于，所述连续光纤激光器(1)的工作波段为通信波段，其工作波长为1550nm，线宽为3KHz，输出激光为线偏振光，具有光纤耦合输出方式。

4.根据权利要求1所述的测风激光雷达，其特征在于，所述第一单光子探测器(16)和第二单光子探测器(24)为铟镓砷单光子探测器、或上转换单光子探测器或超导纳米线单光子探测器。

5.根据权利要求1所述的测风激光雷达，其特征在于，

所述光纤Fabry-Perot干涉仪控制器(19)的电压调节精度为1μV，调节步长为1mV；所述光纤Fabry-Perot干涉仪(17)的自由谱间距为4.02GHz，精细度为43。

6.根据权利要求1所述的测风激光雷达，其特征在于，

所述第一起偏器(15)和第二起偏器(23)的偏振方向与后向散射信号的偏振态平行，与锁频用的连续光垂直。

7.根据权利要求1所述的测风激光雷达，其特征在于，

所述第一偏振分束器(3)工作波长为1550nm±40nm，插入损失为0.6dB，消光比为60dB；

所述第二偏振分束器(13)的中心波长为1550nm±40nm，插入损失为0.6dB，消光比为60dB；

所述第三偏振分束器(20)的工作波长为1550nm±40nm，插入损失为0.6dB，消光比为60dB。