[发明专利]可进行水汽差分吸收测量的相干测风激光雷达

说明书

可进行水汽差分吸收测量的相干测风激光雷达，包括双波长种子激光器、声光移频调制器，声光移频调制器的输入端与双波长种子激光器的输出端相连接，光纤放大器的输入端与声光移频调制器的输出端相连接，光学收发天线的输入端与光纤放大器的输出端相连接、输出端与2x2保偏耦合器的输入端相连接，2x2保偏耦合器的输入端还与双波长种子激光器的输出端相连接、其输出端与平衡探测器的输入端相连，采集控制器7输入端与平衡探测器的输出端相连接，本发明的相干测风激光雷达，可以使得相干测风激光雷达额外获得测量水汽差分吸收的能力。从而解决目前水汽差分吸收雷达结构复杂、体积重量庞大的缺点。

技术领域

本发明涉及气象激光雷达技术领域，具体涉及一种可进行水汽差分吸收测量的相干测风激光雷达。

背景技术

差分吸收激光雷达是一种利用气体的吸收谱线来完成气体含量路径分布的探测设备。其原理是分别发射两种波长非常接近的激光束，其中一个波长在吸收谱线内，称为on-line，另一个波长在吸收谱线外，称为off-line，由于发射能量一致，波长几乎一致，回波能量也均来自于气溶胶米散射，两者的回波比值就可以直接反应出路径吸收的分布情况。

目前的水汽差分吸收激光雷达存在两个问题：一是吸收线一般并不位于常用增益材料的波长范围内，例如Nd：YAG激光器波长位于1064nm，而不是位于936nm吸收带上，同时还要求较高的激光功率，导致了最终设计必然采用光参量振荡器来完成大能量的非线性波长转换，使得复杂性和造价迅速上升；另一个是光学系统的分光能力和发射激光的线宽提升能力相比相差若干量级，目前激光器线宽可轻易达到0.1pm，而光学滤光片的FWHM却往往在1nm量级，系统带宽和信号带宽严重不匹配，单频激光的窄带优势未能发挥，导致信噪比损失严重，只得提高发射能量依靠上百毫焦的脉冲功率来保持探测距离，故目前的水汽差分吸收激光雷达在经济性和体积重量上都有待提高。

发明内容

针对前述技术问题，本发明的目的在于提供一种可解决目前水汽差分吸收雷达结构复杂、体积重量庞大的缺点的相干测风激光雷达。

本发明的目的是通过以下的技术方案来实现的：可进行水汽差分吸收测量的相干测风激光雷达，包括双波长种子激光器1、声光移频调制器2、光纤放大器3、光学收发天线4、2x2保偏耦合器5、平衡探测器6、采集控制器7，声光移频调制器2的输入端与双波长种子激光器1的输出端相连接，光纤放大器3的输入端与声光移频调制器2的输出端相连接，光学收发天线4的输入端与光纤放大器3的输出端相连接并将通过光纤放大器3放大后的能量脉冲发射到外部空间，光学收发天线4的输出端与2x2保偏耦合器5的输入端相连接同时将接收到的外部空间返回的回波信号发送至2x2保偏耦合器5，2x2保偏耦合器5的输入端还与双波长种子激光器1的输出端相连接，2x2保偏耦合器5的输出端与平衡探测器6的输入端相连，采集控制器7输入端与平衡探测器6的输出端相连接同时用于采集由平衡探测器6探测到的差拍信号并对该差拍信号进行分析继而得到风场和水汽的信息。

优选的，光纤放大器3选用TDFA光纤放大器

优选的，双波长种子激光器1内设有用于交替产生两个波长的窄线宽连续激光的一个或两个谐振腔。

本发明具有如下优点：

1、本发明为一种可进行水汽差分吸收测量的相干测风激光雷达，将光纤相干测风激光雷达的单频种子光源改为双频种子光源，不需要数百毫焦的脉冲能量，就可以使得测风激光雷达额外获得测量水汽差分吸收的能力。从而解决目前水汽差分吸收雷达结构复杂、体积重量庞大的缺点。

以上说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下：

附图标记