这是一篇详尽的学位论文中的一个章节,主要介绍了基于菲索干涉仪的大气瑞利光谱探测激光雷达系统的设计与研制。以下是我对这个章节的综合报告:
研究目的和意义: 该研究旨在国内搭建一套完整的瑞利-布里渊散射光谱(RBS)分析的激光雷达系统,同时研究大气RBS散射光谱特性,实现对瑞利光谱和布里渊光谱的分离与辨识,从而实现多种大气参数的有效探测,对大气激光雷达的进一步应用具有重要意义。
研究内容和方法: (1) 采用菲索干涉仪和多通道光电倍增管阵列的方式获取大气RBS光谱廓线,理论上可以实现对瑞利散射和布里渊散射的分离与辨识。 (2) 利用US76大气模型和WRF气象模型,结合Tenti S6模型进行RBS光谱的正演仿真,分析不同季节环境下的探测能力。 (3) 设计了一套基于355nm单频激光器、大口径望远镜、菲索干涉仪和多通道PMT阵列的地基RBS光谱探测激光雷达系统,重点介绍了系统设计思路和关键光电子系统的优化。 (4) 利用设计的系统进行外场实验探测,评估系统的最大探测距离,并分析模拟探测结果和实测结果。
主要研究结果: (1) 基于WRF气象模型的RBS光谱正演结果比US76模型更贴近实验环境,在模拟回波信号和温度反演误差上都有优势。 (2) 设计的RBS光谱探测激光雷达系统最大可探测3km内的大气回波信号,通过菲索干涉仪和多通道PMT阵列可捕获到1.2km内的RBS光谱。 (3) 对比模拟结果和实测结果,发现系统存在一些客观误差,本文对这些误源进行了分析和校正。
创新点: (1) 首次在国内搭建了基于菲索干涉仪的大气RBS光谱探测激光雷达系统。 (2) 利用WRF气象模型结合Tenti S6模型,实现了更贴近实际环境的RBS光谱正演仿真。 (3) 在设计中重点优化了光电子系统,提高了探测信噪比和分辨率。
总的来说,这是一项针对大气RBS光谱探测的前沿性研究,在理论分析、系统设计和实验验证方面都提出了创新性成果,对大气激光雷达技术的进一步发展具有重要意义。