[發明專利]一種用于全光纖相干測風激光雷達系統的光纖環行器

在審

• 申請號: 201711310543.3
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN107884783A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 高龍;李夢龍;安超;沈振民;孫海青;鄭偉
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G01S7/481
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 臧春喜

技術領域

本發明涉及一種用于全光纖相干測風激光雷達系統的光纖環行器，尤其適用于機場飛機安全起降保障、中低空污染物擴散預警、風力發電效率提升、數值天氣預報，屬于測風激光雷達系統組件結構技術領域。

背景技術

傳統的用于中低空風場測量的技術手段主要包括：風速傳感器、無線電探空氣球、聲波雷達、微波雷達、多普勒激光測風雷達。但傳統的測風技術手段在風場測量精度、風場分層測量、環境適應性、測風設備的重量與包絡等方面均存在著弊端。諸如風速傳感器屬于單點測量，無法獲取空間多處的矢量風場分布。無線電探測空氣球消耗大、時效性差，應用需求逐年減少。聲波雷達作用距離受到限制。微波雷達具有以下局限性：無法對晴空風場進行探測；高原地形風場探測難度高；易受近地面雜波干擾；僅能測量大氣中較大粒子，氣溶膠密度低時靈敏度差，易受近地面雜波干擾，150m以下低空存在探測盲區；天線口徑大、體積大與重量大；不能很好滿足風切變、飛機尾流等微尺度風場的探測要求。

近年來，相干激光測風雷達是進行全球高精度與高分辨率大氣風場測量的首選激光遙感儀器，被廣泛應用于低空大氣層風場、湍流、氣旋、局部雷暴等極端天氣測量領域。

全光纖1.5μm激光發射系統以其結構緊湊、激光技術成熟、激光波段人眼安全、處于大氣窗口內等特點越來越受到國際上的青睞。1.5μm相干測風激光雷達系統雖然具有多種優勢，非常適合于中低空矢量風場的觀測與反演，風場探測精度高，但屬于相干探測體制，對于光學系統裝調有較高要求，另外傳統的相干測風激光雷達系統中采用多種類型的分立光學偏振元件，使得系統在可靠性、集成度等方面還具有較大的提升的空間。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，本發明提供了一種用于全光纖相干測風激光雷達系統的光纖環行器，通過第一光纖跳線、第二光纖跳線、準直透鏡組件、第三光纖跳線、本體和輸出端口的配合，使激光發射系統、光纖環形器、光學收發鏡頭、光電探測系統實現全光纖連接，降低系統激光功率傳輸損耗，降低系統包絡與重量，提高了測風激光雷達系統可靠性，同時降低了系統光學裝調難度。

本發明的技術解決方案是：

一種用于全光纖相干測風激光雷達系統的光纖環行器，包括第一光纖跳線、第二光纖跳線、準直透鏡組件、第三光纖跳線、本體和輸出端口；本體輸入端設有第一光纖跳線，第一光纖跳線與光纖激光器輸出激光光纖熔接；本體輸出端分別設有第二光纖跳線和第三光纖跳線；第二光纖跳線與用于連接光學收發鏡頭系統的準直透鏡組件相接；第三光纖跳線與用于連接光電探測系統的輸出端口相接。

在上述的一種用于全光纖相干測風激光雷達系統的光纖環行器中，所述第一光纖跳線包括第一纖芯、第一包層和第一涂覆層；第一纖芯上套裝第一包層，第一包層上設有第一涂覆層。

在上述的一種用于全光纖相干測風激光雷達系統的光纖環行器中，所述第一纖芯的數值孔徑設為0.06，第一纖芯的直徑設為25μm；第一包層的直徑設為250μm；第一涂覆層的直徑設為350μm。

在上述的一種用于全光纖相干測風激光雷達系統的光纖環行器中，所述第二光纖跳線包括第二纖芯、第二包層和第二涂覆層；第二纖芯上套裝第二包層，第二包層上設有第二涂覆層。

在上述的一種用于全光纖相干測風激光雷達系統的光纖環行器中，所述第二纖芯的數值孔徑設為0.06，第二纖芯的直徑設為25μm；第二包層的直徑設為250μm；第二涂覆層的直徑設為350μm。

在上述的一種用于全光纖相干測風激光雷達系統的光纖環行器中，所述準直透鏡組件采用尾纖式準直透鏡組件，包括準直透鏡機構、準直透鏡和光纖；準直透鏡機構將準直透鏡和光纖封裝為一體，光纖端面位于準直透鏡焦面處。

在上述的一種用于全光纖相干測風激光雷達系統的光纖環行器中，所述第三光纖跳線包括第三纖芯、第三包層和第三涂覆層；第三纖芯上套裝第三包層，第三包層上設有第三涂覆層。

在上述的一種用于全光纖相干測風激光雷達系統的光纖環行器中，所述第三纖芯的數值孔徑設為0.06，第三纖芯的直徑設為25μm；第三包層的直徑設為250μm；第三涂覆層的直徑設為350μm。

在上述的一種用于全光纖相干測風激光雷達系統的光纖環行器中，所述本體包括第一支路、第二支路和第三支路；第一支路、第二支路、第三支路分別與第一光纖跳線、第二光纖跳線、第三光纖跳線相接；本體的插入損耗設為1.0Db，本體的光隔離度設為20dB，本體的串擾設為50dB，本體的環境溫度范圍設為-5～70℃。