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直接测风激光雷达外场实验稳频方法

王国成 张飞飞 钱正祥 杜跃 舒志峰 孙东松

王国成, 张飞飞, 钱正祥, 杜跃, 舒志峰, 孙东松. 直接测风激光雷达外场实验稳频方法[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(9): 906004-0906004(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0906004
引用本文: 王国成, 张飞飞, 钱正祥, 杜跃, 舒志峰, 孙东松. 直接测风激光雷达外场实验稳频方法[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(9): 906004-0906004(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0906004
Wang Guocheng, Zhang Feifei, Qian Zhengxiang, Du Yue, Shu Zhifeng, Sun Dongsong. Frequency stabilization method in direct detection Doppler wind lidar under field experiment conditions[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(9): 906004-0906004(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0906004
Citation: Wang Guocheng, Zhang Feifei, Qian Zhengxiang, Du Yue, Shu Zhifeng, Sun Dongsong. Frequency stabilization method in direct detection Doppler wind lidar under field experiment conditions[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(9): 906004-0906004(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0906004

直接测风激光雷达外场实验稳频方法

doi: 10.3788/IRLA201645.0906004
基金项目: 

国家自然科学基金(41374156);安徽省自然科学基金(1308085MD54)

详细信息
    作者简介:

    王国成(1975-),男,讲师,博士,主要从事激光雷达遥感探测技术方面的研究。Email:guochengwang@126.com

  • 中图分类号: TN958.98

Frequency stabilization method in direct detection Doppler wind lidar under field experiment conditions

  • 摘要: 基于Fabry-Perot标准具的直接探测测风激光雷达是中高层大气风场探测的有效手段之一,系统保持长期稳定地运行是监测风场变化的基本需求;通过对DWL给出的无效探测数据进行的深入剖析,得出是激光发射频率发生了相对漂移所致;然后,搭建实验验证内在机理,得出,Nd:YAG激光器中种子激光器工作环境温度每变化1℃将导致激光发射频率产生1.536 GHz漂移,可致使透过率变化最大达46.1%,标准具工作环境温度每变化1℃相当于激光频率产生的相对漂移量737.7 MHz;当满足小于1 m/s的系统误差时,需要建立三级温控机制,将系统整体处于调控精度为1℃的恒温环境中工作,另外将种子激光器、标准具分别置于调控精度为0.001℃的恒温箱内工作,能够满足风场探测的要求。
  • [1] Lv Daren, Bian Jianchun, Chen Hongbin, et al. Frontiers and significance of research on stratospheric processes[J]. Advances in Earth Science, 2009, 24(3):221-228. (in Chinese)吕达仁, 卞建春, 陈洪滨, 等. 平流层大气过程研究的前沿与重要性[J]. 地球科学进展, 2009, 24(3):221-228.
    [2] Chanin M L, Garnier A, Hauchecorne A, et al. A Doppler lidar for measuring winds in middle atmosphere[J]. Geophys Res Lett, 1989, 16(11):1273-1276.
    [3] Shen Fahua, Cha Hyunki, Sun Dongsong, et al. Low tropospheric wind measurement with Mie Doppler lidar[J]. Opt Rev, 2008, 15(4):204-209.
    [4] Lei Tang, Zhifeng Shu, Jihui Dong, et al. Mobile Rayleigh Doppler wind lidar based on double-edge technique[J]. Chinese Optics Letters, 2010, 8(8):726-731.
    [5] Xia H, Dou X, Sun D, et al. Mid-altitude wind measurements with mobile Rayleigh Doppler lidar incorporating system-level optical frequency control method[J]. Optics Express, 2012, 20(14):15286-15300.
    [6] Zhang F, Dou X, Sun D, et al. Analysis on error of laser frequency locking for fiber optical receiver in direct detection wind lidar based on Fabry-Perot interferometer and improvements[J]. Opt Eng, 2014, 53(12):124102.
    [7] Shen Fahua, Cha Hyunki, Sun Dongsong, et al. Design and performance simulation of a molecular Doppler wind lidar[J]. Chin Opt Lett, 2009, 7(7):593-597.
    [8] Wang Guocheng, Dou Xiankang, Xia Haiyun, et al. Performance of a Rayleigh Doppler lidar for middle atmosphere wind measurement[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(9):2351-2357.(in Chinese)
    [9] Liu Zhishen, Wu Dong, Liu Jintao, et al. Low altitude atmospheric wind measurement from the combined Mie and Rayleigh backscattering by Doppler lidar with aniodine filter[J]. Appl Opt, 2002, 41(33):7079-7086.
    [10] Liu Zhishen, Liu Bingyi, Wu Songhua, et al. High spatial and temporal resolution mobile incoherent Doppler lidar for sea surface wind measurements[J]. Opt Letts, 2008, 33(13):1485-1487.
    [11] Chanin M L, Hauchecome A, Porteneuve J. A Doppler lidar measuring winds in the middle atmosphere[J]. Geophysical Research Letters, 1989, 16:1273-1276.
    [12] Souprayen C, Garnier A, Hertzog A. Rayleigh-Mie Doppler wind lidar for atmospheric measurements. Ⅱ. Mie scattering effect, theory, and calibration[J]. Applied Optics, 1999, 38(12):2422-2431.
    [13] Gentry B, Chen H. Profiling tropospheric winds with the Goddard lidar observatory for winds(GLOW)[C]//the 21st International Laser Radar Conference, 2002, 4484(74):74-81.
    [14] European Space Agency. ADM-Aeolus Science Report:ESA SP-1311[R]. 2008, 45.
    [15] Baumgarten G. Doppler Rayleigh/Mie/Raman lidar for wind and temperature measurements in the middle atmosphere up to 80km[J]. Atmos Meas Tech, 2010, 3:1509.
    [16] Schrder T, Lemmerz C, Reitebuch O, et al. Frequency jitter and spectral width of an injection-seeded Q-switched Nd:YAG laser for a Doppler wind lidar[J]. Applied Physics B, 2007, 87(3):437-444
    [17] Korb C L, Gentry B M, Li S X, et al. Theory of the double-edge technique for Doppler lidar wind measurement[J]. Applied Optics, 1998, 37(15):3097-3104.
    [18] Shu Zhifeng, Dou Xiankang, Xia Haiyun, et al. Low stratospheric wind measurement using mobile rayleigh doppler wind LIDAR[J]. Journal of the Optical Society of Korea, 2012, 16(2):141-144
    [19] Wang Guocheng, Sun Dongsong, Duan Lianfei, et al. Analysis of the Doppler lidar wind profiler[J]. Acta Optica Sinica, 2005, 35(9):0901003. (in Chinese)王国成, 孙东松, 段连飞, 等. 多普勒测风激光雷达风场数据影响因素分析[J]. 光学学报, 2015, 35(9):0901003.
  • [1] 李肖雅, 禹智斌, 刘冬, 钟世斌, 苏豆豆.  大风背景下首都机场两条跑道低空风切变特征统计 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210119-1-20210119-9. doi: 10.3788/IRLA20210119
    [2] 周安然, 韩於利, 孙东松, 韩飞, 唐磊, 蒋杉.  高光学效率相干多普勒激光雷达的测风性能分析与测试 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1105006-1105006(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1105006
    [3] 陈冲, 孙东松, 陈廷娣, 韩於利, 赵若灿, 周安然, 王国成, 唐磊.  基于瑞利多普勒激光雷达数据的重力波测量与分析 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 930002-0930002(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0930002
    [4] 周永升, 马勋鹏, 赵一鸣, 李凉海.  相干测风激光雷达微弱信号的频率估计 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 306002-0306002(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0306002
    [5] 李梓霂, 陈廷娣, 刘恒嘉, 孙东松, 王国成, 唐磊.  瑞利多普勒激光雷达超窄带滤光器的设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1030003-1030003(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1030003
    [6] 李永倩, 杨润润, 张立欣.  采用APD检测的编码瑞利BOTDA系统性能 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 322001-0322001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0322001
    [7] 尚秋峰, 毛训, 张立欣, 刘薇.  一种新型瑞利BOTDA系统的研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 120001-0120001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0120001
    [8] 邓潘, 张天舒, 陈卫, 刘洋.  合肥上空中层大气密度和温度的激光雷达探测 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 730003-0730003(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0730003
    [9] 李永倩, 李婷, 安琪, 李晓娟, 李攀.  脉冲预泵浦瑞利BOTDA系统的解析模型与仿真 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 822005-0822005(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0822005
    [10] 郭文杰, 闫召爱, 胡雄, 郭商勇, 程永强.  532nm测风激光雷达长时间稳频系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 87-91. doi: 10.3788/IRLA201645.S130004
    [11] 邓潘, 张天舒, 刘建国, 刘洋, 董云升, 范广强.  532 nm和355 nm瑞利激光雷达观测中层大气的数据对比分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(S2): 19-25. doi: 10.3788/IRLA201645.S230001
    [12] 郑俊, 孙东松, 窦贤康, 韩於利, 赵若灿, 李建阅, 周安然, 高健, 王国成.  60 km瑞利多普勒激光雷达及其风场探测 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1030002-1030002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1030002
    [13] 韩燕, 孙东松, 翁宁泉, 窦贤康, 王建国, 张燕鸿.  60km车载瑞利测风激光雷达研制 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1414-1419.
    [14] 杜丽芳, 杨国韬, 程学武, 王继红, 岳川, 陈林祥.  基于多普勒测风激光雷达的锁频系统与激光测速系统的设计与实现 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2562-2568.
    [15] 黄琳, 王淑梅.  基于瑞利散射和布里渊散射的自调Q双包层掺镱光纤激光器研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3517-3524.
    [16] 胡冬冬, 舒志峰, 孙东松, 张飞飞, 窦贤康.  瑞利测风激光雷达夜间准零风层观测结果分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 482-485.
    [17] 高园园, 舒志峰, 孙东松, 夏海云, 张飞飞, 韩於利, 上官明佳.  积分球在瑞利测风激光雷达中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3547-3554.
    [18] 唐磊, 吴海滨, 孙东松, 舒志峰.  瑞利散射多普勒测风激光雷达系统误差分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3570-3576.
    [19] 沈法华, 孙东松, 刘成林, 仇成群.  基于单固体F-P标准具的双频率多普勒激光雷达研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2944-2950.
    [20] 李琛, 舒志峰, 夏海云, 孙东松, 周广超, 汪建业.  利用Fabry-Perot标准具的米散射测风激光雷达接收机 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 107-111.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-01-20
  • 修回日期:  2016-02-15
  • 刊出日期:  2016-09-25

直接测风激光雷达外场实验稳频方法

doi: 10.3788/IRLA201645.0906004
    作者简介:

    王国成(1975-),男,讲师,博士,主要从事激光雷达遥感探测技术方面的研究。Email:guochengwang@126.com

基金项目:

国家自然科学基金(41374156);安徽省自然科学基金(1308085MD54)

  • 中图分类号: TN958.98

摘要: 基于Fabry-Perot标准具的直接探测测风激光雷达是中高层大气风场探测的有效手段之一,系统保持长期稳定地运行是监测风场变化的基本需求;通过对DWL给出的无效探测数据进行的深入剖析,得出是激光发射频率发生了相对漂移所致;然后,搭建实验验证内在机理,得出,Nd:YAG激光器中种子激光器工作环境温度每变化1℃将导致激光发射频率产生1.536 GHz漂移,可致使透过率变化最大达46.1%,标准具工作环境温度每变化1℃相当于激光频率产生的相对漂移量737.7 MHz;当满足小于1 m/s的系统误差时,需要建立三级温控机制,将系统整体处于调控精度为1℃的恒温环境中工作,另外将种子激光器、标准具分别置于调控精度为0.001℃的恒温箱内工作,能够满足风场探测的要求。

English Abstract

参考文献 (19)

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