论文部分内容阅读
差分吸收激光雷达技术是远程微量气体探测的先进遥感技术。该类探测系统在大气环境监测和特定目标监测等方面具有广阔的应用前景。对于该类探测系统的研究，国外已经研制出部分实用的探测系统，而我国目前窄吸收谱线气体探测主要还处在探索阶段。根据应用的迫切需求，本文开展了相关理论和实验研究工作。
根据国外理论和实验研究的成果，对于CO2这类光谱吸收线非常窄的气体，对应的差分吸收激光雷达探测系统，激光稳频技术是最关键的难点技术，该技术直接决定探测系统的成败。在进行深入的理论分析和需求分析后，课题提出了气体分子吸收稳频实现方案，并选择了一台1.57μm波段外腔可调谐激光器，配合相关的光学、机械结构和电子学系统，构建了一个闭环激光稳频系统，将激光波长稳频到0.1pm的精度。在稳频系统的设计中，课题突破了两个技术难点：(1)9μm端面直径光纤器件与自由光的光纤耦合技术；(2)低噪声稳频电路的设计。
最后课题采用时分复用方案，构建了两个桌面实验探测系统，并进行了实验室原理实验，实验发现，对探测光源进行功率监视是非常重要的。最后系统探测的实验结果为：在20m光程条件下，系统探测灵敏度为1000ppm左右。该实验结果与NASA早期类似的探测系统实验结果比较接近，因此，课题采用的技术路线是完全可行的。
根据国外理论和实验研究的成果，对于CO2这类光谱吸收线非常窄的气体，对应的差分吸收激光雷达探测系统，激光稳频技术是最关键的难点技术，该技术直接决定探测系统的成败。在进行深入的理论分析和需求分析后，课题提出了气体分子吸收稳频实现方案，并选择了一台1.57μm波段外腔可调谐激光器，配合相关的光学、机械结构和电子学系统，构建了一个闭环激光稳频系统，将激光波长稳频到0.1pm的精度。在稳频系统的设计中，课题突破了两个技术难点：(1)9μm端面直径光纤器件与自由光的光纤耦合技术；(2)低噪声稳频电路的设计。
最后课题采用时分复用方案，构建了两个桌面实验探测系统，并进行了实验室原理实验，实验发现，对探测光源进行功率监视是非常重要的。最后系统探测的实验结果为：在20m光程条件下，系统探测灵敏度为1000ppm左右。该实验结果与NASA早期类似的探测系统实验结果比较接近，因此，课题采用的技术路线是完全可行的。