基于斐索干涉仪的直接探测多普勒测风激光雷达.PDF

第 卷第 期 大 气 科 学 ２８ ５ Ｖｏｌ．２８ Ｎｏ．５ 　 年 月 ２００４ ９ Ｓｅｔ． ２００４ ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｔｍｏｓｈｅｒｉｃＳｃｉｅｎｃｅｓ ｐ ｐ 基于斐索干涉仪的直接探测 多普勒测风激光雷达 刘继桥 陈卫标 胡企铨 　 　 （中国科学院上海光学精密机械研究所先进激光技术与应用系统实验室，上海 ２０１８００） 摘 要 提出结合多光束斐索 （ ）干涉仪和 探测器的条纹图像技术，测量地 Ｆｉｚｅａｕ ＣＣＤ 　 　　 球边界层下的三维风场的直接探测多普勒激光雷达技术。在分析Ｆｉｚｅａｕ干涉仪的物理特性 和光谱特性以及影响测量多普勒频移的因数和改进方法的基础上，提出一套切合实际的直 接探测多普勒激光雷达系统参数。并利用该参数进行性能评估分析，模拟不同干涉仪参数 对风速精度的影响，得出一个优化的干涉仪物理参数。模拟结果显示，系统可以获得小于 －１的水平风速精度。这些分析，为建立实际的激光雷达系统提供设计依据。 １ｍｓ 关键词：多光束斐索干涉仪；直接探测；多普勒激光雷达；风速 文章编号 （ ） 中图分类号 文献标识码 １００６９８９５ ２００４ ０５０７６２０９ Ｐ４１５ Ａ 　 　　 　 　　 　 １ 引言 　 大气风场是各种天气过程、大气化学成分循环和海气相互作用的主要动力，因此 大气风场探测在气象、环境等领域中有着极其重要的地位。多普勒激光雷达已经被认 ［］ １ 为是精确测量三维风场的有效手段 。从全球风场的测量来看，直接探测多普勒激光 ［］ ［］ ［］ ２ ３ ４ 雷达技术相对相干技术来说存在一定的优势 。边缘检测 和条纹图像 是目前直接 探测多普勒激光雷达中最主要的两种多普勒频移测量技术。边缘检测常采用高分辨率 ［］ ［］ ３ ５ 的法—伯 （ ）干涉仪 或者分子 、原子吸收线的翼作为鉴频器，其测量灵敏度依 ＦＰ 赖于分子和气溶胶的后向散射比和风速大小；条纹图像技术则是利用干涉条纹的移动 ［］ ６ 直接测量多普勒频移。ＭｃＧｉｌｌ等 详细分析、比较了两种测量技术，认为两种技术在 ［］ ７ 风速测量精度十分接近。ＭｃＫａ等 从星载系统的角度比较两种技术，认为条纹图像