[发明专利]一种机载风速测量激光雷达系统

权利要求书

1.一种机载风速测量激光雷达系统，其特征在于：所述雷达系统包括窄线宽激光脉冲光源模块、雷达收发光学天线模块和信号接收处理模块；

所述窄线宽激光脉冲光源模块包括窄线宽种子光源、光纤预放大器、声光调制器、C波段助推半导体光放大器和光纤主放大器；所述窄线宽种子光源的输出端连接所述光纤预放大器的输入端；所述光纤预放大器的输出端连接所述声光调制器的输入端；所述声光调制器的输出端连接所述C波段助推半导体光放大器的输入端；所述C波段助推半导体光放大器的输出端连接所述光纤主放大器的输入端；

所述雷达收发光学天线模块连接所述窄线宽激光脉冲光源模块，其包括光纤环形器、光开关和光学天线；所述光纤环形器的输入端连接所述光纤主放大器的输出端；所述光开关的输入端通过光纤连接所述光纤环形器其中一个输出端，所述光开关的输出端连接所述光学天线；

所述信号接收处理模块分别连接所述窄线宽激光脉冲光源模块和雷达收发光学天线模块；所述信号接收处理模块包括光纤可调衰减器、光纤合束器、平衡光电探测器、信号处理电路和嵌入式计算机；所述光纤可调衰减器的输入端连接所述光纤预放大器的另一输出端；所述光纤合束器的输入端分别连接所述光纤环形器的另一输出端和所述光纤可调衰减器的输出端；所述平衡光电探测器的输入端连接所述光纤合束器的输出端；所述信号处理电路的输入端连接所述平衡光电探测器的输出端，所述信号处理电路的输出端连接至所述嵌入式计算机。

2.如权利要求1所述的机载风速测量激光雷达系统，其特征在于：所述窄线宽种子光源可采用1.5μm波段输出连续激光的单频窄线宽半导体激光器、DBR/DFB光纤激光器、固体激光器中的任意一种；所述窄线宽种子光源的光谱线宽小于15kHz，偏振态为线偏振，单模保偏光纤输出，输出光功率1～100mW。

3.如权利要求1所述的机载风速测量激光雷达系统，其特征在于：所述光纤预放大器采用单模保偏光纤放大器或双包层单模保偏光纤放大器，再或者采用由单模保偏光纤放大器和双包层单模保偏光纤放大器组合构成的多级光纤放大器。

4.如权利要求1所述的机载风速测量激光雷达系统，其特征在于：所述声光调制器的调制脉冲上升沿小于100ns，上移频80MHz；所述声光调制器将所述光纤预放大器输出的光束调制为全宽500ns的脉冲光，脉冲重复频率10kHz。

5.如权利要求1所述的机载风速测量激光雷达系统，其特征在于：所述C波段助推半导体光放大器为带保偏光纤尾纤，其采用与输入脉冲光同步的电脉冲泵浦；所述光纤主放大器为双包层保偏光纤放大器。

6.如权利要求1所述的机载风速测量激光雷达系统，其特征在于：所述光开关可采用带保偏光纤尾纤的机械式光开关、mems光开关、磁光开关中的任意一种；所述光开关和光纤环形器之间的光纤连接采用熔接的方式。

7.如权利要求1所述的机载风速测量激光雷达系统，其特征在于：所述光学天线为三个结构相同的光学天线且均采用单片非球面镜，所述非球面镜的通光口径为50mm，焦距为180mm；三个所述光学天线指向不同的方位，输出光束都聚焦到各自前方200米处，聚焦光斑的瑞利长度为30米。

8.如权利要求1所述的机载风速测量激光雷达系统，其特征在于：所述信号处理电路只采集和处理所述光学天线聚焦光斑瑞利长度区域内气溶胶粒子的后向散射信号；所述信号处理电路的采样频率为400MHz，精度为14bit。