法布里-珀罗干涉仪测风激光雷达径向风速偏差研究

"这篇研究文章探讨了基于法布里-珀罗干涉仪的多普勒测风激光雷达在实际应用中出现的径向风速测量偏差问题，以及如何通过控制环境温度来减小这种漂移。作者分析了导致偏差的主要因素，即法布里-珀罗干涉仪和种子激光器的环境温度，并通过实验验证了温度对频率漂移的影响。实验结果显示，为了控制1 m/s的径向风速漂移，种子激光器和法布里-珀罗干涉仪的环境温度控制精度需分别达到0.004 K和0.007 K以下。" 本文是关于激光雷达技术在气象学中的应用，特别是利用法布里-珀罗干涉仪的多普勒测风激光雷达进行风场探测。法布里-珀罗干涉仪是一种精密光学设备，用于测量光的频率或波长，而多普勒测风激光雷达则利用激光的多普勒效应来测定风的速度。在对流层至中层大气的高分辨率风场探测中，这种技术具有显著优势，但实际操作中，反演得到的径向风速会受到一定偏差。 研究发现，这种偏差主要是由于干涉仪和种子激光器的环境温度变化所引起的频率漂移。频率漂移直接影响到激光雷达对风速的测量精度，因此需要对这些设备的温度进行精确控制。实验部分详细描述了如何通过改变种子激光器和法布里-珀罗干涉仪的环境温度，监测激光通过干涉仪的透过率，从而研究温度与频率漂移的关系。 实验结果表明，对于355纳米波长的测风激光雷达系统，每度温度变化将导致约1650 MHz/K的频率漂移，因此为了保持1 m/s的径向风速测量精度，种子激光器的温度控制精度必须小于0.004 K。同样，法布里-珀罗干涉仪的环境温度变化引起的频率漂移系数为799 MHz/K，其温度控制精度要求小于0.007 K。这些发现对于提高激光雷达系统的风速测量准确性和稳定性具有重要意义。 关键词包括遥感、激光雷达、风、法布里-珀罗干涉仪，这表明该研究涉及了遥感技术在气象监测中的应用，特别是利用激光雷达系统测量风速，以及法布里-珀罗干涉仪在这一过程中的关键作用。此外，文章还强调了环境控制在保证测量精度中的重要性，为未来类似系统的优化设计提供了理论依据和技术指导。