多普勒頻移鑒頻器制造技術

一種多普勒頻移鑒頻器，由光纖法蘭、光纖耦合透鏡、第一光學干涉平板、第二光學干涉平板、光學隔圈、柱透鏡、環形隔圈、楔形隔圈、一端具有錐端的圓筒形固定結構和檔圈構成，本發明專利技術形成的直線干涉條紋可以與現有的線陣探測器相匹配，可降低探測陳列的規模，提高探測信噪比，它在直接探測激光測風雷達中具有很好的應用前景。本發明專利技術鑒別器可測量固體目標和分子氣溶膠等宏觀和微觀目標速度，具有檢測方便和靈敏度高的特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于激光雷達測風，特別是一種多普勒頻移鑒頻器。
技術介紹
光學鑒頻器是多普勒頻率測量的核屯、器件，它要求探測簡單，靈敏度高。目前基于 條紋探測的技術由于探測易于實現而廣受關注。歐洲宇航中屯、發展了基于法布里-巧羅干 設儀的光學鑒頻器用于風切變探測激光雷達，安裝于A380用于安全保障。用法布里-巧羅干 設儀觀測優點是可用非鎖頻光源，缺點是所成的條紋是圓形，占用像素面元大，圖像信噪比 低，降低了探測距離。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種多普勒頻移鑒頻器，該多普勒頻移鑒頻器所形成的直 線干設條紋可W與現有的線陣探測器相匹配，可降低探測陳列的規模，提高探測信噪比，該 鑒別器可測量固體目標和分子氣溶膠等宏觀和微觀目標速度，具有檢測方便和靈敏度高的 特點。本專利技術的技術解決方案如下： -種多普勒頻移鑒頻器，其特點在于包括光纖法蘭、光纖禪合透鏡、第一光學干設 平板、第二光學干設平板、光學隔圈、柱透鏡、環形隔圈、模形隔圈、一端具有錐端的圓筒形 固定結構和檔圈，所述的光纖法蘭通過螺絲固定在所述的圓筒形固定結構的錐端，所述的 光纖禪合透鏡固定于所述的圓筒形固定結構內靠近錐端的位置，使所述的光纖法蘭位于所 述的光纖禪合透鏡的焦面上，所述的模形隔圈的平端與所述的光纖禪合透鏡貼合，所述的 模形隔圈的模形端面與所述的第一光學干設平板連接，第一光學干設平板、光學隔圈和第 二光學干設平板依次通過光學膠合在一起并壓入所述的筒形固定結構內，所述的環形隔圈 的里側壓接第二光學干設平板，外側為柱面透鏡，該柱面透鏡的外側通過所述的擋圈的外 螺紋與所述的圓筒形固定結構的內螺紋而固定在所述的圓筒形固定結構內。所述的第一光學干設平板和第二光學干設平板的面型優于λ/80@632.8nm，粗糖度 優于化m，單塊板厚度不小于15mm，內表面鍛高反射膜，反射率65 % ± 1 %，外表面鍛增透膜， 反射率小于1 %。所述的光學隔圈的一端為平面，另一端面為模形面，模形角為1.7/ ±0.5/。[000引本專利技術的技術效果本專利技術多普勒頻移鑒頻器所形成的直線干設條紋，可W與現有的線陣探測器相匹 配，可降低探測陳列的規模，提高探測信噪比； 本專利技術是應用于多普勒激光雷達作為核屯、的多普勒頻率鑒別器，檢測大氣中分子 和氣溶膠回波或者檢測運動祀標(飛機)等回波的多普勒頻移，從而測量到多普勒速度。大 氣多普勒激光雷達能夠應用其測量大氣矢量風場，大氣端流;多普勒速度計可W用它測量 硬祀目標的速度矢量。 本專利技術鑒別器可測量固體目標和分子氣溶膠等宏觀和微觀目標速度，具有檢測方 便和靈敏度高的特點。【附圖說明】 圖1是本專利技術多普勒頻移鑒頻器的剖面圖。圖2是本專利技術鑒頻器輸出的條紋分布圖。圖中不同的頻率成分呈現在不同的位置， 多普勒頻移會導致中屯、頻率的變化，從而會導致條紋的移動?！揪唧w實施方式】先請參閱圖1，圖1是本專利技術多普勒頻移鑒頻器的剖面圖。由圖可見，本專利技術多普勒 頻移鑒頻器，包括光纖法蘭1、光纖禪合透鏡2、第一光學干設平板3、第二光學干設平板5、光 學隔圈4、柱透鏡6、環形隔圈7、模形隔圈8、一端具有錐端的圓筒形固定結構9和檔圈10,所 述的光纖法蘭1通過螺絲固定在所述的圓筒形固定結構9的錐端，所述的光纖禪合透鏡2固 定于所述的圓筒形固定結構9內靠近錐端的位置，使所述的光纖法蘭1位于所述的光纖禪合 透鏡2的焦面上，所述的模形隔圈8的平端與所述的光纖禪合透鏡2貼合，所述的模形隔圈8 的模形端面與所述的第一光學干設平板3連接，第一光學干設平板3、光學隔圈4和第二光學 干設平板5依次通過光學膠合在一起并壓入所述的筒形固定結構9內，所述的環形隔圈7的 里側壓接第二光學干設平板5，外側為柱面透鏡6，該柱面透鏡6的外側通過所述的擋圈10的 外螺紋與所述的圓筒形固定結構9的內螺紋而固定在所述的圓筒形固定結構9內。第一光學干設平板3和第二光學干設平板5的面型優于λ/80@632.8ηπι，粗糖度優于 2nm，單塊板厚度不小于15mm，內表面鍛高反射膜，反射率65% ± 1 %，外表面鍛增透膜，反射 率小于1%。所述的光學隔圈4的一端為平面，另一端面為模形面，模形角為1.7/±0.5/。本專利技術多普勒頻移鑒頻器使用前應進行的定標，方法是:將本專利技術多普勒頻移鑒 頻器放入定標風桐中，風桐零風速時產生一組測量值作為基準值，定標零風速;然后啟動風 桐產生已知風速風向的定標風場，此時再次測量一組信號作為測量值，此時測量的多普勒 速度利用已知速度進行標校，如此反復將測量范圍的每一個風速值進行定標，運樣就完成 了定標。工作中，首先將大氣回波信號禪合進光纖，然后經過光纖禪合透鏡2形成一準直光 束。該準直光束經過第一光學干設平板3、第二光學干設平板5多次反射形成一列直線干設 條紋。該干設條紋經過光學柱面透鏡6改變其像的尺寸W匹配線陣探測器光敏面。使所述的 柱面透鏡6的焦距恰好使得光信號的焦面尺寸鋪滿探測器的光敏面。運樣線陣探測器會探測到明暗相間的干設條紋。隨著探測目標速度的改變，其回 波光信號的頻率也在改變，此時裝置焦平面上呈現的干設條紋分布會發生移動，根據干設 條紋移動的位置差可W算出光的頻率改變量，從而達到鑒別多普勒頻率，計算多普勒速度 的目的。多普勒速度的計算方法如下： 首先本專利技術多普勒頻移鑒頻器的出射光學條紋分布為公式(1)Ttransmission二(1-A-R)X( 1+ΣRexp(iLkSw) ) (1)其中，A為光學損耗，R為鑒頻器的反射率，k= 23iA為波數，δΝ為回波信號自身在本 專利技術多普勒頻移鑒頻器焦平面上的坐標點(X，y)為位置處的光程差。而相位差如公式(2)所 示。當相位差為化加寸透過率最大，不同的相位差具有不同的條紋強度如圖2所示。(2) 當沒有多普勒頻移時，條紋極大值位于(x,y)，此時曲ase_dif=曲ase_difo,當有 多普勒頻移時，Phase_dif=化ase_difi，此時相位差為公式(3)所示：因此，根據條紋的位置移動可W計算出多普勒速度。本專利技術多普勒頻移鑒頻器可測量固體宏觀目標，也可W用于分子氣溶膠等微觀目 標的速度測量，具有檢測方便和靈敏度高的特點。【主權項】1. 一種多普勒頻移鑒頻器，其特征在于包括光纖法蘭（1)、光纖耦合透鏡(2)、第一光學 干涉平板（3)、第二光學干涉平板（5)、光學隔圈（4)、柱透鏡（6)、環形隔圈（7)、楔形隔圈 (8) 、一端具有錐端的圓筒形固定結構(9)和檔圈（10)，所述的光纖法蘭（1)通過螺絲固定在 所述的圓筒形固定結構(9)的錐端，所述的光纖耦合透鏡(2)固定于所述的圓筒形固定結構 (9) 內靠近錐端的位置，使所述的光纖法蘭（1)位于所述的光纖耦合透鏡(2)的焦面上，所述 的楔形隔圈（8)的平端與所述的光纖耦合透鏡(2)貼合，所述的楔形隔圈（8)的楔形端面與 所述的第一光學干涉平板(3)連接，第一光學干涉平板(3)、光學隔圈(4)和第二光學干涉平 板(5)依次通過光學膠合在一起并壓入所述的筒形固定結構(9)內，所述的環形隔圈（7)的 里側壓接第二光學干涉平板(5)，外側為柱面透鏡(6)，該柱面透鏡(6)的外側通過所述的擋 圈（10)的外螺紋與所述的圓筒形固定結構（9)的內螺紋而固定在所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多普勒頻移鑒頻器，其特征在于包括光纖法蘭(1)、光纖耦合透鏡(2)、第一光學干涉平板(3)、第二光學干涉平板(5)、光學隔圈(4)、柱透鏡(6)、環形隔圈(7)、楔形隔圈(8)、一端具有錐端的圓筒形固定結構(9)和檔圈(10)，所述的光纖法蘭(1)通過螺絲固定在所述的圓筒形固定結構(9)的錐端，所述的光纖耦合透鏡(2)固定于所述的圓筒形固定結構(9)內靠近錐端的位置，使所述的光纖法蘭(1)位于所述的光纖耦合透鏡(2)的焦面上，所述的楔形隔圈(8)的平端與所述的光纖耦合透鏡(2)貼合，所述的楔形隔圈(8)的楔形端面與所述的第一光學干涉平板(3)連接，第一光學干涉平板(3)、光學隔圈(4)和第二光學干涉平板(5)依次通過光學膠合在一起并壓入所述的筒形固定結構(9)內，所述的環形隔圈(7)的里側壓接第二光學干涉平板(5)，外側為柱面透鏡(6)，該柱面透鏡(6)的外側通過所述的擋圈(10)的外螺紋與所述的圓筒形固定結構(9)的內螺紋而固定在所述的圓筒形固定結構(9)內。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：畢德倉，王亞慧，劉繼橋，陳衛標，
申請(專利權)人：中國科學院上海光學精密機械研究所，
類型：發明
國別省市：上海;31