部分相干贝塞尔高斯光束在非柯尔莫哥诺夫湍流中的传输特性.pdf

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1、第43卷第1期光子学报Vo1．43No．12014年1月ACTAPHoT0NICASINICAJanuary2014doi：10．3788／gzxb20144301．0101002新型双通道Mach—Zehnder干涉仪多普勒测风激光雷达鉴频系统研究及仿真汪丽，谭林秋，邢美丽，狄慧鸽，王玉峰，华灯鑫(西安理T大学机械与精密仪器丁程学院，西安710048)摘要：Mach—Zehnder(M—z)干涉仪可作为鉴频器件应用于多普勒测风激光雷达系统中．鉴于一般M—z干涉仪的稳定性差，不易于调节的缺点，提出一种基于双棱镜结构的新型双通道M—z干涉仪作

2、为多普勒测风激光雷达鉴频器件．在进行探测原理分析的基础上，利用光学设计软件对其鉴频系统结构进行了参量优化设计和系统仿真．通过设定实验参量并进行光线追迹模拟仿真实验结果，应用反演理论获得了风速值．利用多普勒频移公式计算获得理论风速并与仿真结果进行了对比，结果表明反演仿真风速与理论风速值基本吻合，标准差为0．46m／s．此新型双通道M—Z干涉仪可以作为鉴频器件应用于多普勒测风激光雷达系统中，在光路的调节及提高系统稳定性上具有优势．关键词：大气探测；激光雷达；多普勒测风；鉴频系统；双通道M—Z干涉仪；仿真分析；数据反演中图分类号：TN958．98

3、；0436．1文献标识码：A文章编号：1004—4213(2014)01—0101002—5SystemResearchandSimulationofNewTypeDual·。channelMach_-ZehnderFrequencyDiscriminatorforDopplerLidarWindMeasurementWANGLi，TANLin—qiu，XINGMei—li，DIHui—ge，WANGYu—feng，HUADeng—xin(SchoolofMechanicalandPrecisionInstrumentEngineering

4、，XianUniversityofTechnology，Xian710048，China)Abstract：Mach—Zehnder(M—Z)interferometercanbeusedinDopplerlidarforwindmeasurementasfrequencydiscriminator．ThecommonM—ZinterferometerSstabilityispoorandnoteasytoadjust．Anewtypedual—channelM—Zinterferometerwasproposedasfrequencydi

5、scriminatorbasedondualprism．Throughanalyzingthewindmeasurementtheory，thesystemwasoptimizedanddesignedwithoptica1designsoftware．Thewindvelocitywasretrievedfromsimulationresultthroughsettingexperimentparameter．Comparedwiththetheoretica1windvelocitycalculatedfromDopplerfreque

6、ncyshiftformula，theresultindicatesthattheretrieva1simulationwindvelocityagreeswiththeoreticalwindvelocity：thestandarddeviationis0．46m／s．SothenewtypestructurecanbeappliedinDopplerwindlidarasfrequencydiscriminator．Theopticalpathiseasytoadjustandthesystemstabilityisimproved．K

7、eywords：Atmospheremeasurement；Lidar；Dopplerwindmeasurement；Frequencydiscriminatorsystem；Dualchanne1M—Zinterferometer；Simulationanalysis；DataretrievaloCISCodes：010．3640；030．1640；060．2310普勒测风激光雷达分为相干探测和非相干探测(直接0引言探测)．直接探测是采用鉴频器件鉴别由于风速产生的多普勒测风激光雷达是大气风场探测的重要手大气回波激光的多普勒频移量的变化从而

8、反演风速的段，可以实现准确快速地探测大气维风场信息，且其方法，包括单边缘探测、双边缘探测及条纹成像等方时空分辨率高，机动灵活，可实现风场的精细探测．多法．鉴频器是实现直接探测的关