光外差探測技術(shù)以其靈敏度高于直接探測方式幾個數(shù)量級等諸多優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于激光雷達(dá)、激光通信、大氣監(jiān)測、目標(biāo)探測等領(lǐng)域。基于外差探測的高靈敏度,可以實現(xiàn)目標(biāo)遠(yuǎn)距離探測的,高精度的速度和距離測量的激光啁啾調(diào)幅外差探測系統(tǒng)被提出,大大提升系統(tǒng)測距的范圍。然而,在大氣環(huán)境下的遠(yuǎn)距離探測中,大氣湍流引起的折射率隨機(jī)起伏將引起激光束到達(dá)角起伏,相干性退化,光強(qiáng)閃爍等,這些都嚴(yán)重影響激光啁啾調(diào)幅外差探測系統(tǒng)的探測性能�；谕牧鲗ν獠钐綔y影響的理論研究較為成熟,相關(guān)的實驗研究相對滯后,而在實際大氣中進(jìn)行湍流影響的實驗,不僅耗時,成本高,而且實際大氣湍流的隨機(jī)性使得湍流強(qiáng)度可控性差,因此本文基于室內(nèi)熱風(fēng)式湍流模擬器模擬大氣湍流,開展湍流對激光啁啾調(diào)幅外差探測影響的實驗研究。本文理論上推導(dǎo)了到達(dá)角起伏方差和大氣相干長度對全光纖外差探測系統(tǒng)的耦合效率影響的公式,并進(jìn)行了相應(yīng)的仿真分析�；谕牧飨缕矫娌ǖ牡竭_(dá)角起伏概率密度分布函數(shù),推導(dǎo)了到達(dá)角起伏方差與系統(tǒng)平均耦合效率關(guān)系的公式,對其仿真結(jié)果表明,當(dāng)光纖模場半徑與耦合透鏡焦距比值的平方等于到達(dá)角起伏方差時,此時平均耦合效率降至10%左右。同時基于湍流下平面波...

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號對照表
縮略語對照表
第一章 緒論
    1.1 選題意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 激光外差探測的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 線性調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）激光雷達(dá)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 大氣湍流對外差探測影響的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 大氣湍流對單模光纖耦合效率的影響
    1.3 論文主要內(nèi)容
第二章 大氣湍流對外差探測影響的理論分析
    2.1 外差探測原理
    2.2 湍流下的激光大氣傳輸理論概述
        2.2.1 大氣湍流描述
        2.2.2 Zernike多項式展開法
        2.2.3 激光大氣傳輸仿真
    2.3 大氣湍流對耦合效率的影響
        2.3.1 耦合效率
        2.3.2 Zernike各階項對耦合效率的影響
    2.4 到達(dá)角起伏對外差效率的影響
    2.5 大氣相干長度對外差探測輸出信噪比的影響
        2.5.1 平面波在湍流大氣中傳播的互相干函數(shù)
        2.5.2 大氣相干長度對耦合效率的影響
        2.5.3 大氣相干長度對外差探測輸出信噪比的影響
    2.6 本章小結(jié)
第三章 激光啁啾調(diào)幅外差探測實驗系統(tǒng)
    3.1 激光啁啾調(diào)幅外差探測系統(tǒng)
        3.1.1 激光啁啾調(diào)幅外差探測原理
        3.1.2 系統(tǒng)組成
    3.2 激光啁啾調(diào)幅外差探測實驗性能測試
        3.2.1 激光啁啾調(diào)幅外差探測系統(tǒng)測距精度
        3.2.2 系統(tǒng)儀器測試
        3.2.3 激光外差探測實驗系統(tǒng)測試
        3.2.4 激光啁啾調(diào)幅零差探測系統(tǒng)測試
    3.3 本章小結(jié)
第四章 湍流對激光啁啾調(diào)幅外差探測系統(tǒng)的影響
    4.1 大氣湍流模擬器
        4.1.1 熱風(fēng)式大氣湍流模擬裝置
        4.1.2 湍流特性測量結(jié)果
    4.2 湍流對激光外差探測信噪比的影響
        4.2.1 湍流對耦合效率的影響
        4.2.2 大氣湍流對激光外差探測輸出信噪比的影響
    4.3 湍流對激光啁啾調(diào)幅外差探測系統(tǒng)的影響
    4.4 本章總結(jié)
第五章 總結(jié)和展望
    5.1 主要研究內(nèi)容
    5.2 進(jìn)一步研究方向和方法
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介



本文編號：3829234