激光雷达外差探测器优化设计：信噪比与孔径分析

本文主要探讨了"外差探测激光雷达光学收发器优化设计"这一关键领域的研究。作者郭磐，作为一名讲师，他的研究方向集中在激光雷达信号采集与数据处理上，特别是在基于外差探测理论的激光雷达系统设计方面。文章首先提出了在外差探测的自由空间和光纤耦合两种工作模式下，对外差效率的解析表达式的推导，并通过参数转换实现了两者形式的统一，这为理解和比较不同工作环境下的系统性能奠定了基础。 在实际应用中，作者将这些理论成果与湍流环境下的信噪比公式相结合，进行了深入的仿真分析。具体来说，研究结果显示，地基激光雷达系统的信噪比对望远镜孔径的变化非常敏感，存在一个最优孔径值，如果选择不当，可能会导致显著的性能损失。这意味着在地基系统的设计中，必须谨慎选择合适的孔径大小以最大化信噪比。 相比之下，天基激光雷达平台上的外差探测回波信号的信噪比随光学收发器孔径的变化呈现出先增后稳的趋势。在这种情况下，孔径的选择需要平衡成本和性能，最优化的截断因子通常设为80%，这有助于实现系统的最佳性能。 此外，文章还强调了本研究对外差探测激光雷达设计理论的贡献以及在实际器件配置中的指导意义。它为设计者提供了一种理论框架，帮助他们优化光学收发器的参数设置，以适应不同的应用场景，如地面站和卫星平台，从而提升整个系统的性能和效率。 这篇论文的核心内容涵盖了外差探测原理、信噪比分析、孔径优化策略以及在激光雷达光学收发器设计中的实际应用，对于激光雷达技术的发展具有重要的参考价值。通过阅读和理解这篇论文，读者可以深入了解如何通过优化设计来提高外差探测激光雷达系统的整体性能。