全光纤分光系统在拉曼测温激光雷达中的应用

"全光纤拉曼测温激光雷达分光系统设计" 本文主要探讨了一种针对转动拉曼测温激光雷达的全光纤分光系统设计，该系统旨在在强背景噪声下精确提取微弱的转动拉曼散射信号，以测量大气温度。系统的核心组成部分包括三个光纤布拉格光栅（FBG）和光纤环行器，利用FBG的波长选择性，能够高效地滤除大气回波信号中的米氏散射和瑞利散射成分。 在大气光学领域，转动拉曼散射是获取大气温度信息的重要手段。拉曼散射发生在光子与气体分子相互作用时，由于分子转动或振动状态的改变，散射光的频率会发生偏离入射光的现象。其中，转动拉曼散射信号具有特定的波长，如530.6 nm和528.8 nm，这些信号可用于反演大气温度廓线。 设计的全光纤分光系统通过精心优化FBG的参数，能够对回波信号中的米氏散射和瑞利散射进行超过7个数量级的抑制，确保了对转动拉曼散射信号的高精度提取。米氏散射和瑞利散射是大气中常见的散射现象，它们产生的信号强度通常远大于转动拉曼散射，因此必须有效地去除以避免对测量结果的干扰。 激光雷达（LIDAR）技术结合了激光的高定向性和时间分辨率，能够实现远距离的大气探测。在这个系统中，532.25 nm的激光被发射进入大气，与大气分子相互作用后，返回的信号经过分光系统处理，区分出转动拉曼散射信号，从而得到精确的大气温度数据。 通过数值计算和实验验证，该全光纤分光系统在提升信噪比、降低背景噪声影响方面表现优秀，满足了转动拉曼测温激光雷达对高精度和高灵敏度的需求。这种创新设计对于提高大气温度探测的准确性和可靠性具有重要意义，对于气象学、环境科学以及气候研究等领域都有广泛的应用前景。