[实用新型]一种测风激光雷达系统

说明书

本实用新型提供一种测风激光雷达系统，包括信号生成模块、信号收发模块、信号处理模块、环形器，信号生成模块向信号处理模块输出本振光信号，向环形器输出第一光信号，信号收发模块接收环形器的信号，并向待测空气发射第一光信号，信号收发模块接收第一光信号与待测空气中气溶胶颗粒相互作用产生的回波信号，并输出至环形器，环形器输出回波信号至信号处理模块。其中信号生成模块包括种子激光器、光开关、光分束器、声光调制器，光开关连接在种子激光器的输出端和光分束器的输入端之间。本实用新型通过以上模块设计，实现对风场信息的测量。同时，通过对光开关的选用及连接设计，实现抑制声光调制器的直流噪声。

技术领域

本实用新型涉及探测雷达技术领域，具体是涉及一种测风激光雷达系统。

背景技术

多普勒测风激光雷达具有高分辨率、高精度、大探测范围、能提供晴空条件下三维风场信息的能力，在气象领域和风力发电领域有重要的应用，其工作原理是通过测量大气中气溶胶散射信号的频移量来确定大气风场的径向速度。频移量大小通常采用直接检测或相干检测得到，其中相干探测技术测量的是回波信号和发射的本振光信号之间的差频信号。但这些方法只能判断频移的绝对值，无法判断频移的方向，因此人们往往在测量光路里加上固定的频移来实现。声光调制器由于体积小、易于安装等优点而得到越来越广泛的应用。新引入的声光调制器的工作原理是利用布拉格衍射声场和光的相互作用对激光产生频移，而由于激光的线宽、声场发散角和电子电路的影响必然会产生频移误差。在高精度多普勒雷达系统中，所测回波信号频移量决定着目标的径向速度，声光调制器频移误差的存在影响了回波信号的频移测量准确度，从而导致对大气径向速度的错误判断。

可见，声光调制器在工作回路中的噪声对频移测量准确度存在一定的影响，如何有效抑制声光调制器的噪声是引入声光调制器的测风激光雷达系统的研究热点之一。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种测风激光雷达系统，基于光开关的应用，可实现在声光调制器脉冲信号发生前截断本振光信号，从而可以抑制声光调制器在进入稳定状态初期的直流噪声，提升系统的信噪比。

为了实现上述目的，本实用新型提供的测风激光雷达系统包括信号生成模块、信号收发模块、信号处理模块、环形器，信号生成模块向信号处理模块输出本振光信号，信号生成模块向环形器输出第一光信号，信号收发模块接收环形器的信号，并向待测空气发射第一光信号信号收发模块接收第一光信号与待测空气中气溶胶颗粒相互作用产生的回波信号，并输出至环形器，环形器输出回波信号至信号处理模块，其中信号生成模块包括种子激光器、光开关、光分束器、声光调制器，光开关连接在种子激光器的输出端和光分束器的输入端之间，声光调制器的第一输入端连接光分束器的第一输出端。

由上述方案可见，本实用新型中通过信号生成模块、信号收发模块可实现本振光信号、回波信号的输出，并通过环形器将本振光信号、回波信号输出至信号处理模块。通过信号生成模块、信号收发模块及信号处理模块，可实现信号的生成放大、收发、处理。同时，光开关连接在种子激光器的输出端和光分束器的输入端之间，可通过光开关的通断实现对本振光信号的传输和截断，可实现在声光调制器脉冲信号发生前截断种子激光信号，从而抑制声光调制器的直流噪声。

进一步的方案是，信号生成模块信号还包括掺铒光纤放大器，掺铒光纤放大器的输入端连接声光调制器的输出端，掺铒光纤放大器的输出端连接环形器的输入端。

更进一步的方案是，所述掺铒光纤放大器为多级掺铒光纤放大器。

可见，该测风激光雷达系统可实现本振光信号的信号调制及放大，并向环形器输出第一光信号。

更进一步的方案是，信号收发模块包括依次设置的望远镜和楔形镜。

可见，通过望远镜及楔形镜的设置，可实现对光束的扩大准直并向待测空气发射，同时接收被待测空气中气溶胶颗粒散射的回波信号。