【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及測風激光雷達的，尤其涉及一種片上測風激光雷達系統。
技術介紹
1、測風激光雷達是一種將激光發射到空間大氣中，接受大氣中微小氣溶膠分子的反射光并進行相干探測，從而解算大氣中風速和風向信息的裝置。測風激光雷達在科學研究和工業生產中有豐富的應用，例如：用于測算風場大小，從而協助確定風機選址，估算風機收益；用于測量風場信息，指導調控風機姿態；用于收集大氣信息，預報天氣等。
2、然而，目前市面上的測風激光雷達的硬件包括激光器、聲光調制器和摻鉺光纖放大器等成本昂貴的光學器件，使得最終的激光雷達的單價較高。另外，測風激光雷達系統中包含器件較多，且單個器件體積較大，散熱需求高，因此測風激光雷達的體積普遍較大。考慮到風機的安裝位置往往選擇在人煙稀少，風力富集的地形上，測風激光雷達的體積會給復雜地形下前期風場的測算帶來不便，也給后期風機上雷達的安裝帶來挑戰。
技術實現思路
1、本專利技術提供了一種片上測風激光雷達系統，以通過在光子芯片上集成分光模塊、脈沖模塊、光學混頻器和平衡探測單元，集成度高，光子芯片兼容性強，減小測風激光雷達系統的體積，降低系統生產成本。
2、本專利技術提供了一種片上測風激光雷達系統，包括信號發射模塊、信號接收模塊和信號處理模塊；
3、信號發射模塊包括激光器、分光模塊、脈沖模塊和鏡頭；信號接收模塊包括光學混頻器和平衡探測單元；
4、分光模塊、脈沖模塊、光學混頻器和平衡探測單元集成在同一個光子芯片上；
5、激光
6、可選的，信號發射模塊還包括摻餌光纖放大器；
7、摻餌光纖放大器設置于脈沖模塊和鏡頭之間；摻餌光纖放大器用于放大脈沖光的峰值功率。
8、可選的，信號發射模塊還包括第一邊緣耦合器；
9、第一邊緣耦合器設置于脈沖模塊和摻餌光纖放大器之間，并集成于光子芯片上；第一邊緣耦合器用于將脈沖光耦合進入摻餌光纖放大器。
10、可選的，系統還包括環形器；
11、環形器設置于摻餌光纖放大器和鏡頭之間；環形器用于將放大的脈沖光傳輸至鏡頭，以及將后向散射光傳輸至光學混頻器。
12、可選的，信號接收模塊還包括第二邊緣耦合器；
13、第二邊緣耦合器設置于環形器和光學混頻器之間；第二邊緣耦合器用于將后向散射光耦合進入光學混頻器。
14、可選的，脈沖模塊包括第一移相器、第二移相器、第一耦合器和第二耦合器；
15、第一移相器和第二移相器并聯，且設置于第一耦合器和第二耦合器之間；第一耦合器位于分光模塊與第一移相器之間，第二耦合器設置與第一移相器和鏡頭之間；
16、第一耦合器用于將信號光分為兩束功率相等的基模光，以分別進入第一移相器和第二移相器；第一移相器和第二移相器用于調節基模光的相位；第二耦合器用于將兩束基模光進行耦合并輸出，以根據兩束基模光的相位差，確定脈沖光的預設脈沖參數。
17、可選的，平衡探測單元包括第一平衡探測器和第二平衡探測器；
18、第一平衡探測器和第二平衡探測器均與信號處理模塊電連接；第一平衡探測器和第二平衡探測器形成的兩路電信號相互正交。
19、可選的，光學混頻器包括90°光學混頻器。
20、可選的，光子芯片的材料至少包括硅基底。
21、可選的，鏡頭包括望遠鏡頭。
22、本專利技術的技術方案，通過將分光模塊、脈沖模塊、光學混頻器和平衡探測單元集成在同一個光子芯片上，利用激光器產生的連續激光傳輸至分光模塊，分光模塊將連續激光分為本振光和信號光，并將本振光傳輸至光學混頻器，信號光傳輸至脈沖模塊；脈沖模塊將信號光調制為預設脈沖參數的脈沖光，并傳輸至鏡頭；鏡頭將脈沖光聚焦后出射至大氣中，使脈沖光打到大氣中的氣溶膠顆粒，并接收打到大氣中的氣溶膠顆粒反射的后向散射光，將后向散射光傳輸至光學混頻器；光學混頻器將后向散射光和本振光混頻，形成兩組光信號并輸出至平衡探測單元，平衡探測單元接收兩組光信號，并根據兩組光信號輸出兩路正交電信號；信號處理模塊接收到正交電信號之后，對正交電信號進行處理分析，最終得到風向和風速信息。利用上述結構，通過將分光模塊、脈沖模塊、光學混頻器和平衡探測單元集成在同一個光子芯片上，在不影響系統探測的準確性和探測效率的前提下，實現了高度集成和小型化，極大程度上減小了測風激光雷達系統的體積，同時降低了系統的生產成本，為批量化生產提供了更大可能。
23、應當理解，本部分所描述的內容并非旨在標識本專利技術的實施例的關鍵或重要特征，也不用于限制本專利技術的范圍。本專利技術的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。
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1.一種片上測風激光雷達系統，其特征在于，包括信號發射模塊、信號接收模塊和信號處理模塊；
2.根據權利要求1所述的片上測風激光雷達系統，其特征在于，所述信號發射模塊還包括摻餌光纖放大器；
3.根據權利要求2所述的片上測風激光雷達系統，其特征在于，所述信號發射模塊還包括第一邊緣耦合器；
4.根據權利要求2所述的片上測風激光雷達系統，其特征在于，還包括環形器；
5.根據權利要求4所述的片上測風激光雷達系統，其特征在于，所述信號接收模塊還包括第二邊緣耦合器；
6.根據權利要求1所述的片上測風激光雷達系統，其特征在于，脈沖模塊包括第一移相器、第二移相器、第一耦合器和第二耦合器；
7.根據權利要求1所述的片上測風激光雷達系統，其特征在于，平衡探測單元包括第一平衡探測器和第二平衡探測器；
8.根據權利要求1所述的片上測風激光雷達系統，其特征在于，所述光學混頻器包括90°光學混頻器。
9.根據權利要求1所述的片上測風激光雷達系統，其特征在于，光子芯片的材料至少包括硅基底。
10.根據權利
...【技術特征摘要】
1.一種片上測風激光雷達系統，其特征在于，包括信號發射模塊、信號接收模塊和信號處理模塊；
2.根據權利要求1所述的片上測風激光雷達系統，其特征在于，所述信號發射模塊還包括摻餌光纖放大器；
3.根據權利要求2所述的片上測風激光雷達系統，其特征在于，所述信號發射模塊還包括第一邊緣耦合器；
4.根據權利要求2所述的片上測風激光雷達系統，其特征在于，還包括環形器；
5.根據權利要求4所述的片上測風激光雷達系統，其特征在于，所述信號接收模塊還包括第二邊緣耦合器；
6.根據權利要...
【專利技術屬性】
技術研發人員：萬典，董家興，龍鑫，蔣進新，
申請(專利權)人：上海孛璞半導體技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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