一种应用于钠激光雷达的全光纤频率上转换种子光系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种应用于钠激光雷达的全光纤频率上转换种子光系统，该系统包括：两个连续光纤激光器、法拉第隔离器、偏振控制器、保偏波分复用器、保偏光纤、周期极化铌酸锂波导、多模光纤与滤光片；两个连续光纤激光器的波长分别为1319nm和1064nm，其出射的线偏振光经单模光纤射入保偏波分复用器合并后，由保偏光纤引导进入周期极化铌酸锂波导；周期极化铌酸锂波导和频后的信号光经多模光纤进入滤光片，由滤光片进行过滤，输出用于钠激光雷达的589nm种子光。通过采用本发明公开的系统，极大的提高了信号光输出功率，从而提高了钠雷达的环境适应性和工作稳定性。
【专利说明】-种应用于钢激光雷达的全光纤频率上转换种子光系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及激光雷达【技术领域】，尤其涉及一种应用于轴激光雷达的全光纤频率上 转换种子光系统。
【背景技术】
[0002] 中高层大气温度和风场是描述中高层大气特性的重要参数，对研究中高层大气潮 钦波、重力波、行星尺度波W及波与波之间的相互作用，中高层大气环流和温度结构具有非 常重要意义。在中间层顶70km?120km高度区域，金属英光激光雷达是进行温度和风场探 测的重要手段。自70年代末W来，针对轴英光雷达技术国内外研究工作者开展了大量理论 和实验研究。
[0003] 1979年英国的Gibson和化omas对中高层轴原子谱线结构进行了研究，同时实现 了轴层温度的测量，在轴层中轴原子密度最大高度附近温度测量误差+15K。
[0004] 1985年化icke和von Z址n利用准分子粟浦染料激光器实现了，在lOmin时间分 辨率和1km距离分辨率下，精度为5K的温度探测。
[0005] 1990年美国科罗拉多州立大学的She研究组和伊利诺伊大学的Garner研究组 合作，研制了利用双频技术的高光谱分辨率窄带系统，并于1991年至2002年对中间层顶 (80-105km)进行了 一系列的温度和风场观测。之后科罗拉多大学与ALOMAR (Arctic Lidar Observatory for Middle Atmosphere Research)等合作研制了多台轴激光雷达。科罗拉 多州立大学的激光雷达总体性能和技术指标代表了当今国际高光谱分辨率轴激光雷达的 最高水平。
[0006] 国内方面，中科院武汉物理与数学研究所在1996年建立了宽带轴层英光激光雷 达用于探测轴原子数密度。而后在2004年和2007年进行了两次改造，最终实现了双波长 观测和轴层24小时连续观测。
[0007] 2004年底，中国科学技术大学与安徽光学精密机械研究所合作建成一台米-瑞 利-轴英光双波长激光雷达。其发射系统由脉冲Nd:YAG(纪铅石恼石晶体）激光器和脉冲 燃料激光器组成，工作波长为532nm和589nm。其中589nm通道用于轴原子数密度的观测。 [000引 2011年初，中国科学院空间科学与应用研究中也研制了一台窄带轴激光雷达，可 发射H种频率的激光；分别为589. 158nm，及对该波长调制+630MHZ和-630MHz后的两个波 长。该轴激光雷达使得国内首次探测中间层顶大气温度和风场成为可能。
[0009] 轴激光雷达的设计和研发中，最具有挑战的部分是产生轴原子共振的589nm激 光。目前的589nm激光器包括W下几种：染料激光器，拉曼激光器与双波长和频激光器。其 中，染料激光器能够直接发射589nm激光，是目前大多数轴激光雷达系统中使用的种子光 激光器，但是染料激光器有功率低、安全性差、染料易退化、能量消耗高、性能不稳定和激光 循环冷却系统复杂等缺点，该些缺点使染料激光器在许多环境下不适用。拉曼激光器基于 受激拉曼散射效应，能够得到固体激光器不能直接发射的波长，具体有将红外光频移后利 用非线性晶体倍频与将532nm绿色激光直接频移两种方法，但是拉曼激光器有较高的粟浦 阔值，粟浦光功率高达十瓦甚至百瓦量级，转换效率低，是制约其发展的重要因素。双波长 和频激光器通过晶体的非线性和频效应，将两束红外激光转化为黄光波段的激光，和频的 方式主要有腔内和频与腔外和频；而腔外和频方法受限于较低的基频激光功率密度，输出 的信号光功率低。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是提供一种应用于轴激光雷达的全光纤频率上转换种子光系统，极 大的提高了信号光输出功率，从而提高了轴雷达的环境适应性和工作稳定性。
[0011] 本发明的目的是通过W下技术方案实现的：
[0012] 一种应用于轴激光雷达的全光纤频率上转换种子光系统，该系统包括：两个连续 光纤激光器、法拉第隔离器、偏振控制器、保偏波分复用器、保偏光纤、周期极化魄酸裡波 导、多模光纤与滤光片；
[0013] 两个连续光纤激光器的波长分别为1319nm和1064nm，其出射的线偏振光经单模 光纤射入保偏波分复用器合并后，由保偏光纤引导进入周期极化魄酸裡波导；周期极化魄 酸裡波导和频后的信号光经多模光纤进入滤光片，由滤光片进行过滤，输出用于轴激光雷 达的589皿种子光。
[0014] 进一步的，所述两个连续光纤激光器、周期极化魄酸裡波导、法拉第隔离器、偏振 控制器、保偏波分复用器、单模光纤、多模光纤与保偏光纤均搭配全光纤结构，构成了模块 化的全光纤光路。
[0015] 由上述本发明提供的技术方案可W看出，采用了两个连续激光器，其出射光通过 波分复用器合成一束光经多模光纤入射周期极化魄酸裡波导后和频，再经过滤后输出用 于轴激光雷达种子光；该种子光系统采用全光纤光路，具有体积小，重量轻和结构稳定的 优点；采用的周期极化魄酸裡波导长度达5畑1，极化宽度为微米量级，理论转化效率大于 99%，极大提高了信号光输出功率；并且采用单通和频方法，带宽易于控制，锁频过程简单， 从而提高了轴雷达的环境适应性和工作稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据该些附图获得其他 附图。
[0017] 图1为本发明实施例提供的一种应用于轴激光雷达的全光纤频率上转换种子光 系统的W意图；
[0018] 图2为本发明实施例提供的包含该种子光系统的轴雷达系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明的保护范围。
[0020] 用于测温测风的轴激光雷达系统（轴测温测风激光雷达系统）主要利用轴原子的 超精细光谱谱线结构来测量中间层顶区域的大气温度和大气风场。在积分时间内，假设轴 原子和中性大气充分混合，那么利用光谱谱线强度随温度和中性大气风速的变化关系，可 W根据探测的回波信号反演大气温度和风速。
[0021] 轴原子超精细结构考虑了电子自旋和轴原子核自旋的影响，原子核和电子之间的 相互作用使得能级分裂成超精细结构。轴激光雷达利用谱线分离出的化。和〇2b两种谱 线共六条离散分立的共振英光谱线。但是实际中，由于各种不同加宽机理的作用，轴原子的 光谱是连续的，其中最主要的是多普勒增宽。多普勒增宽由轴原子的随机热运动引起，主要 和温度有关。
[0022] 综合考虑轴原子的随机热运动和中性风多普勒频移的影响，轴原子的每条英光光 谱谱线可由高斯线型表示为：
[0023]
【权利要求】
1. 一种应用于轴激光雷达的全光纤频率上转换种子光系统，其特征在于，该系统包括： 两个连续光纤激光器、法拉第隔离器、偏振控制器、保偏波分复用器、保偏光纤、周期极化魄 酸裡波导、多模光纤与滤光片； 两个连续光纤激光器的波长分别为1319nm和1064nm，其出射的线偏振光经单模光纤 射入保偏波分复用器合并后，由保偏光纤引导进入周期极化魄酸裡波导；周期极化魄酸裡 波导和频后的信号光经多模光纤进入滤光片，由滤光片进行过滤，输出用于轴激光雷达的 589nm种子光。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述两个连续光纤激光器、周期极化魄酸 裡波导、法拉第隔离器、偏振控制器、保偏波分复用器、单模光纤、多模光纤与保偏光纤均搭 配全光纤结构，构成了模块化的全光纤光路。
【文档编号】H01S3/067GK104466640SQ201410828715
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月25日 优先权日:2014年12月25日
【发明者】夏海云, 裘家伟, 上官明佳, 王冲, 窦贤康, 薛向辉 申请人:中国科学技术大学