中科大成功研制测风激光雷达实现系统最高稳

输送设备2019年12月21日

  中国科学技术大学窦贤康课题组夏海云与潘建伟课题组张强合作,在国际上首次实现基于超导纳米线单光子探测器的双频多普勒测风。

  该激光雷达采用最精简的光学结构实现了系统最高稳定性,极大提高了测风激光雷达的实用性和可靠性,更适合机载、星载平台运行。成果日前发表在国际著名光学期刊《光学学报》上。

  传统相干探测激光雷达采用更短激光脉冲,相干效率会随时间下降,实时数据采集和处理均面临巨大挑战,需要大气回波和本振信号波前匹配,也增加了制造和运行难度。由于直接探测测风激光雷达可以利用大气分子、的回波信号反演风场,其工作波长可以覆盖紫外到红外,因而直接探测激光雷达则可以避免这些问题。

  “该直接探测激光雷达工作在1548.1纳米,该红外波长人眼允许曝光功率最高、大气透过率最优、太阳和天空辐射背景低。”夏海云博士介绍说,该工作波长属于光纤通信C波段,光电集成器件成熟,全光纤构造的系统采用了单个双频光纤激光器、单个单通道光学鉴频器、单个单模探测器,不需要重复校准。

  据了解,这种最精简的构造提高了系统的稳定性,并可以模块分离式安装。因此,该系统更适合在机载、舰载、星载等大温差、强震动平台上运行。在外场试验中,采用弱激光光源、小,在10米高度分辨率、10秒时间分辨率条件下,实现了2.7千米高度以下大气的风切变探测。

  夏海云说,该系统可应用于大气污染溯源和扩散预报、航空气象保障、气象气候学研究、风电系统的管理和调配等。在军事应用上,包括弹道修订、航母作业、临近空间环境保障、精准空投和空中加油等都有很好的前景。

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