[发明专利]激光雷达系统及光纤传感系统的自发辐射噪声的拟合方法

说明书

本申请公开了一种激光雷达系统及光纤传感系统的自发辐射噪声的拟合方法，使用控制变量法，通过对比同置数据和分置数据，拟合得到自发辐射噪声，有利于评估激光器的性能。在测量得到所述自发辐射噪声后，通过选取适当带宽的滤波器和后续的信号噪声处理算法，可以去除自发辐射噪声对回波信号的影响，提高激光雷达系统和光纤传感系统的探测距离和探测数据的准确性；另外，在拟合得到自发辐射噪声后，可以单独使用校准后的单筒望远镜实现没有自发辐射噪声干扰的单光子雷达的探测。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，尤其是涉及一种激光雷达系统及光纤传感系统的自发辐射噪声的拟合方法。

背景技术

激光雷达是一种主动的现代光学遥感技术，也是大气遥感的热点研究领域。继微波雷达后，激光雷达将辐射源的频率提高到了光频率，比毫米波高出四个数量级，这使之能够探测到微小的目标，包括大气中的气溶胶和分子。激光雷达通过向探测目标发射激光脉冲，与目标相互作用后，目标后向散射信号通过光学望远镜收集，并输入光学接收机，经光电探测和数据处理，获得目标信息。以激光为载体，激光雷达可以用振幅、频率、相位、偏振态来搭载信息。因此，激光雷达不仅可以精确测距，还可以精确测量频移、角度、姿态、退偏振。激光雷达主要包括：测距激光雷达、测速激光雷达、环境监测激光雷达、成像激光雷达、闪光激光雷达、地形测绘激光雷达、合成孔径激光雷达等。

激光雷达系统可以分为激光出射模块和接收机模块。在激光出射模块，连续波激光器产生的线偏振光经声光调制器调制为脉冲光，再由光纤放大器进行功率放大，然后由望远镜出射。在光纤放大器中，激活粒子从激发态返回基态并放大信号的同时，会产生受激粒子的随机非相干自发辐射，这种自发辐射可在任何方向，并可引起进一步受激辐射，且可被放大，称此为放大器的自发辐射噪声。自发辐射过程会提取增益光纤中存储的能量，消耗大量的上能级反转粒子，导致信号对增益的提取率降低。因此，自发辐射噪声越大，信号被放大的功率越小，即信号增益越小。同时，自发辐射噪声的频带很宽，可占据整个增益带宽，使系统的性能恶化。

根据激光雷达光学发射系统和接收系统的光轴是否同轴，激光雷达可以区分为收发分置和收发同置两种结构。收发分置结构采用发射和接收两个望远镜光学系统，光轴不同轴，接收望远镜仅接收大气回波信号和背景噪声；而对于收发同置系统，发射系统和接收系统采用同一个望远系统，光轴重合，因此接收系统还会受到发射系统的镜面散射和激光器自发辐射噪声的影响。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种激光雷达系统及光纤传感系统的自发辐射噪声的拟合方法，可以精密的测量自发辐射噪声，提高激光雷达系统和光纤传感系统的探测距离和探测数据的准确性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光雷达系统，所述激光雷达系统包括：

信号源、收发同置模块和收发分置模块；所述信号源用于提供触发采集信号，以同时触发所述收发同置模块和所述收发分置模块向探测目标进行探测；

其中，所述收发同置模块具有第一望远镜，所述第一望远镜用于出射探测光束，并接收所述探测目标返回的同置数据；所述收发分置模块具有第二望远镜，所述第二望远镜用于接收所述探测目标返回的分置数据；基于所述同置数据和所述分置数据，拟合出自发辐射噪声。

优选的，在上述的激光雷达系统中，所述第一望远镜和所述第二望远镜不同；

所述第一望远镜为单筒望远镜，用于同时出射所述探测光和接收所述探测目标返回的所述同置数据；所述第二望远镜为单筒望远镜，用于接收所述探测目标返回的所述分置数据。

优选的，在上述的激光雷达系统中，还包括：

上位机，所述上位机用于对所述同置数据和所述分置数据进行数据处理，以拟合出所述激光雷达系统的自发辐射噪声。