【摘要】：溫度作為大氣狀態(tài)的基本物理參量之一,其全天時和高精度探測方法研究將提高為生產(chǎn)和生活服務的能力,例如為提高天氣預報的準確率、改善環(huán)境污染、研究溫室效應對策與利用氣象資源及制定經(jīng)濟政策等提供可靠的技術支撐。作為一種具有高時空分辨率和高探測靈敏度的主動遙感探測技術,激光雷達已被廣泛用于大氣溫度探測,特別是在探測低層溫度廓線時,由于高光譜激光雷達具有高的光譜分辨能力,結合較強的瑞利散射回波信號強度,易獲得高的信噪比,具備全天時探測能力。目前,基于瑞利散射的高光譜測溫激光雷達探測大氣溫度主要集中于相對探測,即溫度反演需要響應函數(shù)和校準程序。為實現(xiàn)大氣溫度的絕對探測,本文設計了以電光晶體作為法布里-珀羅干涉腔,通過改變調制電壓連續(xù)改變腔尺寸,實現(xiàn)諧振頻率的改變,并結合瑞利散射譜特征,優(yōu)化設計掃描式固體腔F-P干涉儀。該器件設計參數(shù)為:自由光譜區(qū)11GHz、固體腔幾何長度8.5mm、腔體介質KD*P、半高全寬150MHz、腔體反射率96%、電壓掃描間隔15.5V。通過掃描式固體腔F-P干涉儀獲取瑞利散射譜上離散,點信息,采用多項式插值方法獲得擬合譜形,通過標準大氣模型和S6模型獲得的理論譜形進行比對,大氣溫度探測不確定度2.8K。為優(yōu)化掃描式固體腔F-P干涉儀的動態(tài)濾波性能,首先利用數(shù)字全息干涉術測量電光晶體的折射率與調制電壓的關系。通過對實驗數(shù)據(jù)與理論調制度的對比,兩者具有良好的一致性。為驗證試制的掃描式固體腔F-P干涉儀動態(tài)濾波性能,確認是否滿足設計要求,首先分析了腔體端面缺陷對透射譜的影響,通過實驗測量了干涉儀的透射譜線,進而確定濾波性能。實驗中利用籠式結構搭建了測試光路,同時對固體腔實現(xiàn)精度為0.02℃的溫度控制,最終測得掃描式固體腔F-P干涉儀的諧振波長為354.72913 nm,半高全寬為386MHz,與設計參數(shù)具有良好的一致性。結果表明,該器件可實現(xiàn)瑞利譜形的精細探測,并對同類高光譜激光雷達分光系統(tǒng)研究具有借鑒意義,并為我國高光譜激光雷達陸基及星載應用提供了一套可行的分光系統(tǒng)解決方案。
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH744.3

【參考文獻】

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本文編號：2742122