双波长HSRL光谱鉴频器设计：高性能与宽视场解决方案

本文主要探讨了一种创新的双波长高光谱分辨率激光雷达光谱鉴频器的设计方法，该设计基于视场展宽迈克耳孙干涉仪(FWMI)。迈克耳孙干涉仪作为一种精密的光学元件，它通过两个光路的相位差来测量光的频率变化，这对于光谱分析至关重要。在高光谱分辨率激光雷达（HSRL）中，这种技术被用于获取目标物体的详细光谱信息，以实现对环境的精确探测。 设计的关键在于采用双波长，即355纳米和532纳米，这有助于克服色散对鉴频性能的影响。色散通常会随着光波长的变化而改变，通过同时使用两个不同波长，可以减少这种影响，提高鉴频器的稳定性。作者详细描述了如何通过双波长视场展宽技术来补偿折射率，从而扩大FWMI的接收视场，使得它在两个波长下都能提供良好的性能。 设计中给出了适用于355nm和532nm的双波长FWMI的具体参数，并对其进行了性能评估和容差分析。结果显示，这种设计的接收视场角超过了6度，表现出优异的稳定性和对加工和装配精度的要求相对宽松。此外，通过蒙特卡罗仿真，研究者进一步评估了基于双波长FWMI的HSRL系统在实际应用中的光学参数反演误差。在532nm波长下，气溶胶后向散射系数和消光系数的反演误差分别为1.82%和11.39%，而在355nm波长下，这些误差分别降低到1.62%和2.95%。这一结果证明了双波长设计在减少误差方面的优势。 这篇论文不仅提供了双波长高光谱分辨率激光雷达光谱鉴频器的详细设计方法，还展示了其在实际应用中的性能优势和潜在的精度改进。这对于提升大气光学监测、环境感知和光谱成像等领域的技术能力具有重要意义。