【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测风技术，具体涉及一种便携式激光多普勒测风雷达，属于激光测风雷达、相干探测。
技术介绍
1、风场信息的测量是气象和空气动力学领域研究与应用的重要工作之一，而轻便式、低功耗、高精度的风场探测系统对新能源开发、国防建设、飞行安全等都有着十分重要的意义。
2、激光多普勒测风雷达是一种基于mach-zehnder或michelson光学干涉结构的探测系统，具有测量精度高、分辨率高、探测范围广、响应速度快等特点，其主要由窄线宽光源、光放大器、光开关、平衡探测器、光纤声光调制器及光纤分束器、光纤衰减器、光纤隔离器、数据采集卡等核心组件组成。
3、目前主要采用的是光信号经光纤声光调制器调制后再放大（如图1所示）或者信号经放大后再经过光纤声光调制器（如图2所示）两种结构形式。
4、图1所示方式的最终输出会产生较多的自发辐射噪声，影响探测距离。图2所示方式可大大减小自发辐射的时域噪声，但由于声光调制器自身的损耗会导致最终输出光功率不足，影响探测距离。
5、现有激光多普勒测风雷达均采用分立元件平铺组装，体积普遍很大。目前市面上包含窄线宽光源、光放大器、光开关、光纤声光调制器及光纤分束器、光纤衰减器、光纤隔离器等所有部件的最小体积为180mm×150mm×45mm，重量大约3kg，功耗大于20w，难以满足便携式应用。
技术实现思路
1、针对现有激光多普勒测风雷达采用分立元器件及各功能组件相互独立进行平铺式系统集成存在的空间及能耗利用率低的问题
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种便携式激光多普勒测风雷达，包括窄线宽激光器、泵浦激光器和控制电路；窄线宽激光器的输出接1*2分束器ⅰ的输入；1*2分束器ⅰ的一路输出依次接光纤声光调制器ⅰ、波分复用器ⅰ、增益光纤ⅰ、保偏隔离器ⅰ、光纤声光调制器ⅱ、波分复用器ⅱ、增益光纤ⅱ、保偏隔离器ⅱ、光纤环行器和光开关；1*2分束器ⅰ的另一路输出通过光衰减器接2*2分束器的一路输入；光纤环行器的输出接2*2分束器的另一路输入；2*2分束器的两路输出接平衡探测器，平衡探测器的输出接数据采集卡；
4、泵浦激光器的输出接1*2分束器ⅱ的输入，1*2分束器ⅱ的两路输出分别接波分复用器ⅰ和波分复用器ⅱ的泵浦输入端；
5、控制电路分别与窄线宽激光器、泵浦激光器、光纤声光调制器ⅰ、光纤声光调制器ⅱ、光开关、光衰减器、平衡探测器和数据采集卡连接。
6、进一步地，还包括矩形状的壳体，所述壳体由底板、左侧板、右侧板、前端板、后端板和盖板合围构成；
7、窄线宽激光器和泵浦激光器相对且错位固定于底板上表面；两光纤声光调制器的驱动电路背向分布于底板两侧避免串扰影响；
8、在壳体内位于底板上方固定有水平的平行光路板，两光纤声光调制器并排紧固于平行光路板上表面，1*2分束器ⅰ、1*2分束器ⅱ、波分复用器ⅰ、波分复用器ⅱ及保偏隔离器ⅰ固定于平行光路板上表面对应凹槽内，光衰减器及其控制电路固定于平行光路板上表面一角；
9、左侧板和右侧板其中一个侧板的内侧构成垂直光路板，平衡探测器固定于垂直光路板上；光纤环行器、保偏隔离器ⅱ及2*2分束器固定于垂直光路板对应设置的凹槽内。
10、更进一步地，在壳体内位于平行光路板上方固定设有水平的光开关控制板，光开关通过针脚焊接倒置于光开关控制板下表面，光开关位于波分复用器ⅰ和波分复用器ⅱ正上方，且位于平行光路板两光纤声光调制器之间的空间内。
11、进一步地，在壳体内位于光开关控制板上方固定设有水平的数据采集卡安装板，所述数据采集卡安装在数据采集卡安装板上。
12、进一步地，前端板外表面上设有通信端口、控制端口和光输出端口；控制电路安装于后端板内表面以形成电路控制层。
13、更进一步地，泵浦激光器的光纤尾纤通过窄线宽激光器上的开槽后从窄线宽激光器一侧开孔直接引出；窄线宽激光器的光纤尾纤朝向泵浦激光器，窄线宽激光器的光纤尾纤进入泵浦激光器内部后转向180°从泵浦激光器的开孔引出至与泵浦激光器的光纤尾纤朝向相同；在窄线宽激光器外壳边缘处设置凹槽以固定窄线宽激光器的光纤尾纤；泵浦激光器的光纤尾纤和窄线宽激光器的光纤尾纤向上弯曲后朝向平行光路板并与对应的1*2分束器连接。
14、更进一步地，波分复用器ⅰ和波分复用器ⅱ并排设置并居中位于两光纤声光调制器之间；1*2分束器ⅰ和1*2分束器ⅱ横向设置于两光纤声光调制器同一端并靠近平行光路板端部，保偏隔离器ⅰ位于两光纤声光调制器另一端并靠近与两1*2分束器相对的平行光路板另一端部。
15、进一步地，在底板上表面设有若干安装支柱，平行光路板通过安装支柱悬空安装于底板上方；在光开关控制板上表面设有若干安装支脚，数据采集卡安装板通过安装支脚固定安装于光开关控制板上方。
16、相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
17、1、本专利技术采用分层立体结构设计及功能组件电路及光路融合思想，大幅提升空间及能耗利用率，同时进行电磁干扰源分离，减小电磁串扰影响；
18、2、与现有技术直接光放大相比，本专利技术采用双aom和双edf交叉互连的方式，交叉多级光放大能够提升最大输出光功率，同时第二个aom能够滤除第一级edfa放大的时域噪声，而从整体上抑制ase噪声。
19、3、单泵浦源分光实现n（n≥2）级光放大，提升泵浦有效利用率，泵浦激光器数量由原来的n个变为1个，大幅减小光放大单元体积，降低功耗；
20、4、将功耗高热量大的泵浦激光器与窄线宽激光设置于壳体底层，两者相对且错位排布，更利于散热，减小对其他元件的热影响。光开关倒置充分利用平行光路层剩余空间，进一步提升空间利用率。
21、通过以上改进，本专利技术能够将激光测风雷达体积减小到130mm*80mm*40mm，只有改进前的1/3，体积大大减小，功耗小于12w，重量小于1kg，单脉冲能量大于5μj，各种性能指标明显改善，外接光学镜头可实现三维矢量风场信息测量，满足无人机及数字火控系统等领域便携式激光测风需求。
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1.一种便携式激光多普勒测风雷达，其特征在于：包括窄线宽激光器、泵浦激光器和控制电路；窄线宽激光器的输出接1*2分束器Ⅰ的输入；1*2分束器Ⅰ的一路输出依次接光纤声光调制器Ⅰ、波分复用器Ⅰ、增益光纤Ⅰ、保偏隔离器Ⅰ、光纤声光调制器Ⅱ、波分复用器Ⅱ、增益光纤Ⅱ、保偏隔离器Ⅱ、光纤环行器和光开关；1*2分束器Ⅰ的另一路输出通过光衰减器接2*2分束器的一路输入；光纤环行器的输出接2*2分束器的另一路输入；2*2分束器的两路输出接平衡探测器，平衡探测器的输出接数据采集卡；
2.根据权利要求1所述的一种便携式激光多普勒测风雷达，其特征在于：还包括矩形状的壳体，所述壳体由底板、左侧板、右侧板、前端板、后端板和盖板合围构成；
3.根据权利要求2所述的一种便携式激光多普勒测风雷达，其特征在于：在壳体内位于平行光路板上方固定设有水平的光开关控制板，光开关通过针脚焊接倒置于光开关控制板下表面，光开关位于波分复用器Ⅰ和波分复用器Ⅱ正上方，且位于平行光路板两光纤声光调制器之间的空间内。
4.根据权利要求3所述的一种便携式激光多普勒测风雷达，其特征在于：在壳体内位于光开
5.根据权利要求2所述的一种便携式激光多普勒测风雷达，其特征在于：前端板外表面上设有通信端口、控制端口和光输出端口；控制电路安装于后端板内表面以形成电路控制层。
6.根据权利要求2所述的一种便携式激光多普勒测风雷达，其特征在于：泵浦激光器的光纤尾纤通过窄线宽激光器上的开槽后从窄线宽激光器一侧开孔直接引出；窄线宽激光器的光纤尾纤朝向泵浦激光器，窄线宽激光器的光纤尾纤进入泵浦激光器内部后转向180°从泵浦激光器的开孔引出至与泵浦激光器的光纤尾纤朝向相同；在窄线宽激光器外壳边缘处设置凹槽以固定窄线宽激光器的光纤尾纤；泵浦激光器的光纤尾纤和窄线宽激光器的光纤尾纤向上弯曲后朝向平行光路板并与对应的1*2分束器连接。
7.根据权利要求2所述的一种便携式激光多普勒测风雷达，其特征在于：波分复用器Ⅰ和波分复用器Ⅱ并排设置并居中位于两光纤声光调制器之间；1*2分束器Ⅰ和1*2分束器Ⅱ横向设置于两光纤声光调制器同一端并靠近平行光路板端部，保偏隔离器Ⅰ位于两光纤声光调制器另一端并靠近与两1*2分束器相对的平行光路板另一端部。
8.根据权利要求2所述的一种便携式激光多普勒测风雷达，其特征在于：在底板上表面设有若干安装支柱，平行光路板通过安装支柱悬空安装于底板上方；在光开关控制板上表面设有若干安装支脚，数据采集卡安装板通过安装支脚固定安装于光开关控制板上方。
...【技术特征摘要】
1.一种便携式激光多普勒测风雷达，其特征在于：包括窄线宽激光器、泵浦激光器和控制电路；窄线宽激光器的输出接1*2分束器ⅰ的输入；1*2分束器ⅰ的一路输出依次接光纤声光调制器ⅰ、波分复用器ⅰ、增益光纤ⅰ、保偏隔离器ⅰ、光纤声光调制器ⅱ、波分复用器ⅱ、增益光纤ⅱ、保偏隔离器ⅱ、光纤环行器和光开关；1*2分束器ⅰ的另一路输出通过光衰减器接2*2分束器的一路输入；光纤环行器的输出接2*2分束器的另一路输入；2*2分束器的两路输出接平衡探测器，平衡探测器的输出接数据采集卡；
2.根据权利要求1所述的一种便携式激光多普勒测风雷达，其特征在于：还包括矩形状的壳体，所述壳体由底板、左侧板、右侧板、前端板、后端板和盖板合围构成；
3.根据权利要求2所述的一种便携式激光多普勒测风雷达，其特征在于：在壳体内位于平行光路板上方固定设有水平的光开关控制板，光开关通过针脚焊接倒置于光开关控制板下表面，光开关位于波分复用器ⅰ和波分复用器ⅱ正上方，且位于平行光路板两光纤声光调制器之间的空间内。
4.根据权利要求3所述的一种便携式激光多普勒测风雷达，其特征在于：在壳体内位于光开关控制板上方固定设有水平的数据采集卡安装板，所述数据采集卡安装在数据采集卡安装板上。
5.根据权利要求2所述的一种便携式激光多普勒测风...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈永峰，吴中超，冉洪清，杨自立，郝潇威，徐莉萍，朱吉，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十六研究所，
类型：发明
国别省市：
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