全光纤分光转动拉曼测温激光雷达探测性能提升策略

"全光纤分光转动拉曼测温激光雷达探测性能优化" 本文主要探讨了如何通过优化全光纤分光转动拉曼测温激光雷达系统的各个组成部分，来提升其探测性能。作者们利用光纤Bragg光栅的耦合模理论和转动拉曼激光雷达的温度反演算法，构建了一个以光纤Bragg光栅为核心的全光纤分光系统参数优化模型。 首先，基于光纤Bragg光栅的高斯型谱，他们设定优化目标为在1.5公里高度的大气温度统计误差最小化。通过仿真分析，确定了光纤Bragg光栅的中心波长和半峰值带宽的最佳值，以降低温度测量的误差。这一过程涉及到对光纤Bragg光栅物理特性的深入理解和精确计算，包括其中心波长的选择，以及半峰值带宽的优化，以确保最佳的光谱分辨率和信号强度。 其次，为了使光纤Bragg光栅的光谱旁瓣能够与大气分子的纯转动拉曼谱线相匹配，研究者进行了局部优化，调整了光纤Bragg光栅的Bragg波长、平均折射率变化和光栅长度等结构参数。这些优化措施旨在最大化光谱重叠，从而提高信号检测的准确性和灵敏度。 此外，他们还考虑了望远镜耦合效率对系统探测性能的影响。望远镜作为接收端的关键组件，其耦合效率直接影响到雷达系统收集并传输信号的能力。通过仿真，他们分析了全光纤分光转动拉曼激光雷达的探测性能，并得出了在1.5公里高度，系统统计温度误差可达到1.3K的优秀结果。 这项工作对于提高远程测温激光雷达的精度具有重要意义，尤其是在环境监测、气候变化研究以及气象预报等领域。通过全光纤分光系统，可以减少光学部件之间的连接损耗，增强系统的稳定性，同时利用转动拉曼效应，可以获得更丰富的温度信息。光纤Bragg光栅的优化设计和制造技术的进步，将进一步推动这类激光雷达技术的发展，使其在实际应用中发挥更大的作用。 关键词：转动拉曼激光雷达；全光纤分光系统；光纤Bragg光栅；探测性能 中图分类号：TN958.98，TP722.4，P407.5 文献标志码：A