一种相干探测系统及探测方法技术方案

本申请公开一种相干探测系统，其特征在于，包括：单模激光器，用于发出无偏光；偏振分束器，用于将所述无偏光分为透射光与反射光；半波片，所述半波片包括可调节的方位和延迟角，通过如此设计，可以降低激光雷达相干探测系统的成本，保证激光雷达探测系统实现有效的相干探测。相干探测。相干探测。

【技术实现步骤摘要】
一种相干探测系统及探测方法


[0001]本专利技术涉及探测
，具体而言，涉及一种相干探测系统及探测方法。

技术介绍

[0002]相干探测是通过将信号光和本振光进行混频，输出二者的差频分量，由探测器接收面吸收产生光电流，该差频分量保留了信号光振幅、频率和相位信息，实现了对信号光的全息探测。相比直接探测，具有探测能力强、转换增益高、信噪比高和抗干扰能力强等优点，广泛应用于相干光通信、遥感、激光雷达测速和测距等领域。
[0003]在相干探测装置中，往往是将激光器的产生的线偏振光分光后一路作为发射光经探测目标后产生信号光，另一路作为本振光与信号光相干，相关光经探测器接收面转化为电信号，用于速度、距离等参数的分析测量。
[0004]大气风场是大气动力以及气象气候学研究的重要参数，无论是对于科学研究还是日常生活，大气风场探测都具有重要意义。多普勒技术是目前大气风场测量的主要技术之一，该技术是利用大气中气溶胶或分子对探测波回波散射信号的多普勒效应进行测量，根据采用波段的不同又可分为多普勒声雷达、多普勒微波雷达和多普勒激光雷达。由于激光波长较短的缘故，基于激光多普勒探测技术的测风雷达系统在作用距离、测量精度、体积功耗等方面具有显著的优势，根据采取的关键技术不同，分为相干探测技术和非相干探测技术，而相干探测技术在激光波长、探测灵敏度及测量精度等方面相对于非相干探测技术具有显著的技术优势。相干测风雷达的基本原理是将接收到的大气气溶胶后向散射光信号与本地振荡激光同时耦合到光电探测器的光敏面发生干涉，而光束相干的条件之一就是振动方向相同，也即同偏振，因此相干测风雷达大多采用保偏激光器，使得输出光束具有已知的固定偏振状态。对于单模激光器，则需要在其基础上将输出光束调制为线偏振光，从而有效提升回波信号相干效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种相干探测系统及探测方法，以便解决相关技术中，回波信号相干效率低的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：
[0007]第一方面本专利技术实施例提供了一种相干探测系统，其特征在于，包括：单模激光器，用于发出无偏光；
[0008]偏振分束器，用于将所述无偏光分为透射光与反射光；
[0009]半波片，所述半波片包括可调节的方位和延迟角。
[0010]可选地，还包括合束器，用于将所述透射光与经过所述半波片的反射光合束。
[0011]可选地，所述单模激光器发出随机偏振光。
[0012]可选地，所述相干探测系统还包括EDFA(光纤放大器)、环形器、望远镜。
[0013]可选地，所述相干探测系统还包括AOM、耦合器、，平衡探测器、示波器。
[0014]第二方面本专利技术实施例提供了一种相干探测方法，其特征在于，包括：
[0015]单模激光器，发出无偏光；
[0016]所述无偏光经过偏振分束器，分为透射光与反射光；
[0017]所述反射光经过半波片，成为偏振光。
[0018]可选地，所述单模激光器发出随机偏振光；
[0019]所述随机偏振光经过偏振分束器，分为透射光与反射光；
[0020]所述反射光经过半波片，成为偏振光；
[0021]所述透射光与偏振光，经过合束器，合束为偏振光。
[0022]可选地，所述偏振分束器为高消光比偏振分光棱镜。
[0023]可选地，所述高消光比偏振分光棱镜的透射光与反射光的比值为1000：1。
[0024]可选地，所述半波片的方位角和延迟角可调节。
[0025]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种相干探测系统，其特征在于，包括：
[0026]单模激光器，用于发出无偏光；
[0027]偏振分束器，用于将所述无偏光分为透射光与反射光；
[0028]半波片，所述半波片包括可调节的方位和延迟角，通过如此设计，可以降低激光雷达相干探测系统的成本，保证激光雷达探测系统实现有效的相干探测。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0030]图1为本申请实施例提供的一种相干探测系统的示意图；
[0031]图2为本申请实施例提供的一种现有的相干探测获得速度与距离的示意图；
[0032]图3为本申请实施例提供的一种单模激光器的相干探测系统示意图；
[0033]图4为本申请实施例提供的另一种单模激光器的相干探测系统示意图；
[0034]图5为本申请实施例提供的一种无偏光形成偏振光的流程示意图；
[0035]图6为本申请实施例提供的一种随机偏振光形成偏振光的流程示意图。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0037]图1为本申请实施例提供的一种相干探测系统的示意图；包括光源系统用于提供满足探测要求的光，输出调制载波光信号；分束器用于将光分为两路，第一路作为本地光输入耦合器，第二路为信号光用作探测；环形器，如图1所示从通道1输入的光只能经通道2输入，从通道2进入的光只能从通道3输出；收发系统，收发系统为如图1所示，用于接收距离为L处的目标回波信号，耦合器用于将本征光和信号光混频后以50：50输出。平衡探测器，用于探测相干光信号并转成电信号；处理单元，具备对电信号放大、储存、计算、数据传输、及输
出探测结果等功能。
[0038]图2为本申请实施例提供的一种现有的相干探测获得速度与距离的示意图。如图2所示，I为信号光，II为本振光，III为信号光和本振光之间的频率偏移。在相干探测中，通常使用对称的三角波来对于激光光源进行频率调制。激光光源通常采用窄线宽的激光器，其线宽和测距距离之间关系通常可以表示为：2L＝c/Δf，其中c为光速，Δf为该激光器的线宽，L为测距的距离。如图1所示，在进行测距的时候，完成一次完整的测距/测速则需要至少半个完整的调频周期，即：
[0039][0040]其中，t
min
为完成一次测距的时间，T为频率调制的周期。
[0041]在这一段时间内，本振光的频率与从运动的目标上反射回来的信号光的频率分别表示为：f
L
，f
S
。他们二者在光敏面上产生干涉，产生的中频频率为：f
mid
＝|f
L
‑
f
S
|，其中信号光的频率包含了距离产生的频率变化与目标具有的相对速度所产生的多普勒频移，信号光的频率可以表示为：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相干探测系统，其特征在于，包括：单模激光器，用于发出无偏光；偏振分束器，用于将所述无偏光分为透射光与反射光；半波片，所述半波片包括可调节的方位和延迟角。2.根据权利要求1所述的相干探测系统，其特征在于，还包括合束器，用于将所述透射光与经过所述半波片的反射光合束。3.根据权利要求1所述的相干探测系统，其特征在于，所述单模激光器发出随机偏振光。4.根据权利要求1所述的相干探测系统，其特征在于，所述相干探测系统还包括EDFA(光纤放大器)、环形器、望远镜。5.根据权利要求1所述的相干探测系统，其特征在于，所述相干探测系统还包括AOM、耦合器、，平衡探测器、示波器。6.一种相干探测方法，其特征在于，包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷述宇，
申请(专利权)人：宁波飞芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：