混合探测多普勒激光雷达风速测量系统及其测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110161280A(43)申请公布日2019.08.23(21)申请号201910428836.4(22)申请日2019.05.22(71)申请人中国科学院上海光学精密机械研究所地址201800上海市嘉定区清河路390号(72)发明人陈卫标原禄城毕德仓竹孝鹏刘继桥王明建马秀华朱小磊(74)专利代理机构上海恒慧知识产权代理事务所(特殊普通合伙)31317代理人张宁展(51)Int.Cl.G01P5/26(2006.01)G01S17/95(2006.01)G01S7/48(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称混合探测多普勒激光雷达风速测量系统及其测量方法(57)摘要一种混合探测多普勒激光雷达风速测量系统及其测量方法，该激光雷达装置包括第一波长和第二波长的双波长激光器、第一波长指向控制模块、第一波长发射扩束望远镜模块、第二波长扩束镜、光学收发开关、光谱分光模块、收发望远镜、中继光学模块、滤光片、第一波长偏振分束器、FP鉴频器、第一直接探测光学单元、第二直接探测光学单元、第一直接探测接收探测器、第二直接探测接收探测器、第二波长接收指向控制模块、相干探测光学单元、相干探测接收探测器和上位机数据处理器。本发明满足了相干探测和直接探测光源特殊参数需求，大大减少了系统的复杂度，大幅提高了混合探测技术所用光源的简易度。该装置适用于地基、机载和星载平台，可以实现高精度、高分辨率大气风场测量，同时可以满足全天候实时大范围测量。CN110161280ACN110161280A权利要求书1/2页1.一种混合探测多普勒激光雷达风速测量系统，其特征在于，包括第一波长和第二波长的双波长激光器(1)、第一波长指向控制模块(2)、第一波长发射扩束望远镜模块(3)、第二波长扩束镜(4)、光学收发开关(5)、光谱分光模块(6)、收发望远镜(7)、中继光学模块(8)、滤光片(9)、第一波长偏振分束器(10)、FP鉴频器(11)、第一直接探测光学单元(12)、第二直接探测光学单元(13)、第一直接探测接收探测器(14)、第二直接探测接收探测器(15)、第二波长接收指向控制模块(16)、相干探测光学单元(17)、相干探测接收探测器(18)和上位机数据处理器(19)；所述的双波长激光器(1)包括输出第一波长脉冲激光输出口、第二波长脉冲激光输出口和第二波长连续激光输出口，该第二波长连续激光为第二波长脉冲激光提供种子光并且为相干探测接收探测器(18)提供本振光，所述的双波长激光器(1)的第一波长脉冲激光输出口经第一波长指向控制模块(2)与第一波长扩束发射望远镜(3)的输入端相连，该第一波长扩束发射望远镜(3)向探测大气空间发射第一波长脉冲激光，作为直接探测的激光；所述的双波长激光器(1)的第二波长脉冲激光输出口经第二波长扩束镜(4)、第二波长光学开关(5)、光谱分光模块(6)和收发望远镜(7)的输入端相连，该收发望远镜(7)向探测大气空间发射第二波长脉冲激光，作为相干探测的激光；所述的双波长激光器(1)的第二波长连续激光输出口与所述的相干探测接收探测器(18)的第2输入端相连，为所述的相干探测接收探测器(18)提供本振光；所述的收发望远镜(7)接收大气分子散射和气溶胶散射的第一波长回波信号和第二波长回波信号输入所述的光谱分光模块(6)，该光谱分光模块(6)将入射的回波信号光分为第一波长回波信号光和第二波长回波信号光，所述的第一波长回波信号光依次经所述的中继光学模块(8)、滤光片(9)进入所述的第一波长偏振分束器(10)，该第一波长偏振分束器(10)将第一波长回波信号光分为垂直偏振光和水平偏振光，经所述的鉴频器(11)鉴频后，所述的垂直偏振光和水平偏振光分别输入所述的第一探测光学单元(12)和第二探测光学单元(13)，之后分别被所述的第一直接探测接收探测器(14)和第二直接探测接收探测器(15)接收，所述的第一直接探测接收探测器(14)和第二直接探测接收探测器(15)的输出端分别与所述的上位机数据处理器(19)的第1输入端、第一波长指向控制模块(2)的第2输入端相连；沿所述的第二波长回波信号光方向，依次是所述的相干探测收发开关模块(5)、相干探测指向控制模块(16)、相干探测光学单元(17)与所述的相干探测接收探测器(18)第1输入端相连，所述的相干探测接收探测器(18)的第2输出端与所述的相干探测指向控制模块(16)的第2输入端相连，所述的相干探测接收探测器(18)的第1输出端与所述的上位机数据处理器(19)第2输入端相连。2.根据权利要求1所述的混合探测多普勒激光雷达风速测量系统，其特征在于，所述的双波长激光器(1)同时产生第一波长和第二波长两种波长的激光，第一波长激