臨近空間是距地表20¹00 km范圍內(nèi)的大氣區(qū)域,覆蓋平流層、中間層和低熱層,是傳統(tǒng)航空和航天的過度區(qū)域。臨近空間是國防民用領域的理想飛行區(qū)域,對該區(qū)域大氣環(huán)境參數(shù)的探測具有非常重要的應用價值。差分吸收激光雷達是一種主動遙感技術,在星載、機載和地基大氣探測中得到較廣泛的應用。將差分吸收激光雷達與掩星探測模式相結合,由于采用主動光源,可以自由選擇探測波段,而激光器線寬極窄的優(yōu)勢,可以實現(xiàn)超高光譜分辨率的大氣吸收譜探測,并提高數(shù)據(jù)反演精度。論文圍繞掩星模式的差分吸收激光雷達探測方法,對臨近空間大氣溫壓廓線的探測做了理論分析,選擇近紅外波段的氧氣吸收譜線進行探測,和中紅外波段相比,工作在近紅外波段降低了激光器和探測器的研制難度。同時氧氣是大氣的主要氣體成分,在中性大氣中比例穩(wěn)定,能提高大氣密度的探測精度,相比選用其他特征氣體進行探測,具有更強的實際應用價值。本文搭建了一套頻率線性掃描差分吸收激光雷達實驗系統(tǒng),研究了實驗系統(tǒng)涉及的聲光驅動電路設計,基頻光的脈沖整形技術、基頻光功率穩(wěn)定技術和基于PPLN晶體的非線性頻率轉換等關鍵技術,并進行了基于光學平臺的多通道氣體池實驗,...

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 星載臨近空間大氣環(huán)境探測方法
        1.2.2 天底探測
        1.2.3 臨邊探測
        1.2.4 掩星探測
    1.3 發(fā)展趨勢
    1.4 本論文的章節(jié)安排
第2章 掩星探測模式差分吸收激光雷達的方法原理
    2.1 激光雷達基本概念
        2.1.1 HITRAN數(shù)據(jù)庫
        2.1.2 光譜線型函數(shù)
    2.2 掩星探測模式差分吸收激光雷達探測體制
        2.2.1 最佳光學厚度分析
        2.2.2 系統(tǒng)設計方案
    2.3 本章小結
第3章 掩星探測模式差分吸收激光雷達的關鍵技術
    3.1 激光雷達光源的研制
        3.1.1 功率可調諧的聲光驅動電路設計
    3.2 激光雷達光源的脈沖整形
    3.3 激光雷達光源的功率穩(wěn)定性
    3.4 非線性頻率轉換產(chǎn)生激光雷達光源
        3.4.1 PPLN晶體折射率計算和調諧特性
        3.4.2 PPLN晶體參數(shù)
    3.5 本章小結
第4章 掩星探測模式差分吸收激光雷達的實驗平臺及實驗
    4.1 實驗平臺的組成
    4.2 激光雷達光源的倍頻實驗
        4.2.1 二倍頻實驗
        4.2.2 激光線寬
        4.2.3 倍頻光性能測試
        4.2.4 光束質量
        4.2.5 提高倍頻效率的措施
    4.3 多通道氣體池差分吸收實驗
    4.4 下一步工作
    4.5 本章小結
第5章 總結與展望
    5.1 研究工作總結
    5.2 工作中存在的不足與后續(xù)工作展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：3870460