本发明专利技术提供了一种扫描腔长时进行光学频率补偿的Fabry-Perot标准具标定系统和方法。该系统建立在工作波长为355nm的双边缘直接探测测风激光雷达系统的基础之上，在扫描一台Fabry-Perot标准具的透过率时，用另一台腔长固定的Fabry-Perot标准具实时监测入射到标准具中的激光频率的漂移，利用监测得到的激光频率漂移对扫描得到的透过率曲线的频率横坐标进行修正，从而获得更加准确的透过率曲线，消除由入射激光频率的漂移带来的校准误差，进一步可获得更加准确的频率响应函数，减小了风速误差。本发明专利技术有效解决了车载激光雷达的大温差、强震动环境引起的激光频率不稳定所带来的系统误差。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了。该系统建立在工作波长为355nm的双边缘直接探测测风激光雷达系统的基础之上，在扫描一台Fabry-Perot标准具的透过率时，用另一台腔长固定的Fabry-Perot标准具实时监测入射到标准具中的激光频率的漂移，利用监测得到的激光频率漂移对扫描得到的透过率曲线的频率横坐标进行修正，从而获得更加准确的透过率曲线，消除由入射激光频率的漂移带来的校准误差，进一步可获得更加准确的频率响应函数，减小了风速误差。本专利技术有效解决了车载激光雷达的大温差、强震动环境引起的激光频率不稳定所带来的系统误差。【专利说明】
本专利技术属于直接探测测风激光雷达
，具体涉及。
技术介绍
基于瑞利散射的多普勒测风激光雷达技术是唯一的对中高层大气的激光遥感手段。而该测风手段的基础是要获得准确的Fabry-Perot鉴频器的透过率曲线，从而完成对Fabry-Perot标准具的标定。现有的扫描透过率的方法有以下几种:中国科学技术大学的直接探测多普勒激光雷达在校准过程中采用改变标准具腔长的方式来扫描透过率曲线，从而达到校准目的。由【权利要求】1.一种扫描腔长时进行光学频率补偿的Fabry-Perot标准具标定系统，其特征在于，该系统的工作波长位于355nm,该系统包括激光器(10),第一 Fabry-Perot标准具(11),第一标准具控制器(12)，第二 Fabry-Perot标准具(13)，第二标准具控制器(14)，示波器(15),第一光纤分束器(20),第二光纤分束器(21),第三光纤分束器(22),第四光纤分束器(23)，第五光纤分束器(24)，第六光纤分束器(25)，第一探测器(30)，第二探测器(31)，第三探测器(32)，第四探测器(33)，第五探测器(34)，第六探测器(35)和第七探测器(36)；第一 Fabry-Perot标准具(11)有三个通道，分别为第一信号Il通道、第二信号12通道和锁定L通道；第二 Fabry-Perot标准具(13)只有一个监测M通道，从激光器(10)出射的单模激光进入第一光纤分束器(20)后，以分束比1/3分别入射到第六光纤分束器(25)和第二光纤分束器(21);激光入射到第六光纤分束器(25)后，以分束比3/1, —路经过第二Fabry-Perot标准具(13)的监测M通道后入射到第六探测器(35)，另一路作为监测能量ME通道直接入射到第七探测器(36);激光入射到第二光纤分束器(21)后，以分束比1/3分别入射到第五光纤分束器(24)和第三光纤分束器(22);激光入射到第五光纤分束器(24)后，以分束比3/1，一路经过第一 Fabry-Perot标准具(11)的锁定L通道后入射到第四探测器(33)，另一路作为锁定能量LE通道直接入射到第五探测器(34);激光入射到第三光纤分束器(22)后，以分束比1/3，一路作为信号能量IE通道直接入射到第一探测器(30)，另一路入射到第四光纤分束器(23);激光入射到第四光纤分束器(23)后，以分束比1/1，一路经过第一 Fabry-Perot标准具(11)的第一信号Il通道后入射到第二探测器(31)，另一路经过第一 Fabry-Perot标准具(11)的第二信号12通道后入射到第三探测器(32);第一探测器(30)、第二探测器(31)、第三探测器(32)、第四探测器(33)、第五探测器(34)、第六探测器(35)和第七探测器(36)分别通过七根信号线将信号输入到示波器(15)中； 在透过率扫描开始前，首先手动调节第二标准具控制器(14)，使得入射激光位于第二Fabry-Perot标准具(13)以腔长为横坐标的透过率下降沿的半高位置，扫描开始后，第二Fabry-Perot标准具(13)的腔长固定不变；设定扫描第一 Fabry-Perot标准具(11)腔长时的步长为△ 1，扫描步数为N ;设定每一步累积的脉冲数为Ntl ;相邻激光脉冲的时间间隔为At ;每一步所需时间为Nci.At ;扫描N步共需要时间N.Nci.At ;扫描过程中，每扫描一步经过时间Ntl.At后，第一标准具控制器(12)调整第一 Fabry-Perot标准具(11)的腔长增加Al ;每扫描一步，示波器将这一步的时间内的七个探测器输入的Ntl个脉冲数据记录下来并计算出每个探测器的脉冲平均强度，从而计算出第一 Fabry-Perot标准具(11)的两个信号通道和锁定通道、以及第二 Fabry-Perot标准具(13)的监测通道的透过率，共扫描N步，扫描完成后，两个标准具的四个通道分别获得N个透过率值。2.一种扫描腔长时进行光学频率补偿的Fabry-Perot标准具标定方法，其特征在于，在扫描第一 Fabry-Perot标准具腔长时,用腔长固定的第二 Fabry-Perot标准具监测出射激光的频率漂移，扫描步数为N，腔长的扫描步长为Al，扫描结束后，第一 Fabry-Perot标准具的三个通道分别得到N个透过率值=T1到Tn，对应的N个透过率的横坐标为=I1到In，腔长横坐标为等间距，即In=IJ(I1-1).Δ1 (η = 1...N)，腔长改变Λ L与透过率曲线频率移动AV的关系为ΔΚ = - ，由这个关系，可以将腔长横坐标转换为频率横坐标:K = ^ !-y (/? - /,) ^ V L-y. (' η = \…N )’其中I为标准具腔长，ν是入射光频率，ν i是扫描腔长时第一步的透过率所对应的频率，扫描开始前，首先手动调节第二Fabry-Perot标准具的腔长,使得出射激光频率位于第二 Fabry-Perot标准具监测通道透过率的半高位置，在扫描第一 Fabry-Perot标准具的过程中，用于监测出射激光频率漂移的第二 Fabry-Perot标准具的腔长保持不变,第一 Fabry-Perot标准具的腔长每扫描一步，第二 Fabry-Perot标准具得到一个透过率值，扫描完成后，共得到N个透过率值，基于第二Fabry-Perot标准具的监测通道的透过率曲线，可以利用这N个透过率分别获得N个出射激光频率在监测通道透过率曲线上的位置:vu到vM，以第一个出射激光频率Vu为基准，可以N个激光频率的漂移量:Λ八到Λ νΝ，其中Λ Vn= ν Ln- ν L1 (η = 1...N)，这N个激光频率漂移量分别对应扫描第一 Fabry-Perot标准具时的N步，将扫描后得到的第一Fabry-Perot标准具的透过率曲线的频率横坐标νη (η = 1...N)加上第二 Fabry-Perot标准具监测的激光频率漂移量Λ νη，得到修正后的频率横坐标νη,，即Vn' = νη+Δ νη(η = 1...N)，利用修正后的N个频率横坐标νη' (η = 1...N)和三个通道的三组透过率值Τη(η = 1...N),可以拟合出三条透过率曲线,分别对应第一 Fabry-Perot标准具的信号一通道、信号二通道和锁定通道。【文档编号】G01S7/497GK103675796SQ201310752533【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日 【专利技术者】赵若灿, 窦贤康, 上官明佳本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种扫描腔长时进行光学频率补偿的Fabry‑Perot标准具标定系统，其特征在于，该系统的工作波长位于355nm，该系统包括激光器（10），第一Fabry‑Perot标准具（11），第一标准具控制器（12），第二Fabry‑Perot标准具（13），第二标准具控制器（14），示波器（15），第一光纤分束器（20），第二光纤分束器（21），第三光纤分束器（22），第四光纤分束器（23），第五光纤分束器（24），第六光纤分束器（25），第一探测器（30），第二探测器（31），第三探测器（32），第四探测器（33），第五探测器（34），第六探测器（35）和第七探测器（36）；第一Fabry‑Perot标准具（11）有三个通道，分别为第一信号I1通道、第二信号I2通道和锁定L通道；第二Fabry‑Perot标准具（13）只有一个监测M通道，从激光器（10）出射的单模激光进入第一光纤分束器（20）后，以分束比1/3分别入射到第六光纤分束器（25）和第二光纤分束器（21）；激光入射到第六光纤分束器（25）后，以分束比3/1，一路经过第二Fabry‑Perot标准具（13）的监测M通道后入射到第六探测器（35），另一路作为监测能量ME通道直接入射到第七探测器（36）；激光入射到第二光纤分束器（21）后，以分束比1/3分别入射到第五光纤分束器（24）和第三光纤分束器（22）；激光入射到第五光纤分束器（24）后，以分束比3/1，一路经过第一Fabry‑Perot标准具（11）的锁定L通道后入射到第四探测器（33），另一路作为锁定能量LE通道直接入射到第五探测器（34）；激光入射到第三光纤分束器（22）后，以分束比1/3，一路作为信号能量IE通道直接入射到第一探测器（30），另一路入射到第四光纤分束器（23）；激光入射到第四光纤分束器（23）后，以分束比1/1，一路经过第一Fabry‑Perot标准具（11）的第一信号I1通道后入射到第二探测器（31），另一路经过第一Fabry‑Perot标准具（11）的第二信号I2通道后入射到第三探测器（32）；第一探测器（30）、第二探测器（31）、第三探测器（32）、第四探测器（33）、第五探测器（34）、第六探测器（35）和第七探测器（36）分别通过七根信号线将信号输入到示波器（15）中；在透过率扫描开始前，首先手动调节第二标准具控制器（14），使得入射激光位于第二Fabry‑Perot标准具（13）以腔长为横坐标的透过率下降沿的半高位置，扫描开始后，第二Fabry‑Perot标准具（13）的腔长固定不变；设定扫描第一Fabry‑Perot标准具（11）腔长时的步长为Δl，扫描步数为N；设定每一步累积的脉冲数为N0；相邻激光脉冲的时间间隔为Δt；每一步所需时间为N0·Δt；扫描N步共需要时间N·N0·Δt；扫描过程中，每扫描一步经过时间N0·Δt后，第一标准具控制器（12）调整第一Fabry‑Perot标准具（11）的腔长增加Δl；每扫描一步，示波器将这一步的时间内的七个探测器输入的N0个脉冲数据记录下来并 计算出每个探测器的脉冲平均强度，从而计算出第一Fabry‑Perot标准具（11）的两个信号通道和锁定通道、以及第二Fabry‑Perot标准具（13）的监测通道的透过率，共扫描N步，扫描完成后，两个标准具的四个通道分别获得N个透过率值。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵若灿，窦贤康，上官明佳，韩於利，夏海云，孙东松，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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