一種全光纖相干測風激光雷達的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及測風激光雷達技術領域，更具體地，涉及一種使用光子晶體激光器作為光源的全光纖相干測風激光雷達。
【背景技術】
[0002]測風激光雷達技術應用多普勒效應，通過測量反射激光束的頻移來測量風速。該技術主要分為兩大類:直接測量方法和相干測量方法，由于直接測量方法通常使用F-P標準具來測量多普勒頻移，需要相對復雜的光學系統，因此相干測量方法越來越受到大家的關注。
[0003]相干測量方法通過將基頻信號和頻移后的回波信號進行混頻，得到差頻信號后再經信號處理電路獲得風速。由于在低風速下多普勒頻移量比較小，基頻信號與頻移后的回波信號的頻率差非常小，不容易獲得，通常的做法是通過聲光調頻或其他外加調頻辦法來增大基頻信號與頻移后的回波之間的頻率差，這不但增加了系統的復雜度和成本，給整個系統增加負荷，而且也降低了信號的信噪比，進而降低測得的風速的精度。

【發明內容】

[0004]針對現有技術的缺點，本實用新型旨在提供一種全光纖相干測風激光雷達，該測風激光雷達不但復雜度低、成本低，而且發射的激光信號的信噪比較高，可以測得高精度的徑向風速及徑向風向。
[0005]為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是:
[0006]提供一種全光纖相干測風激光雷達，包括光子晶體激光器、光纖環形器裝置、光探測裝置、發射/接收光學裝置及信號處理與激光驅動裝置;所述光子晶體激光器發射激光信號，所述激光信號的波長根據驅動電流的變化在一定范圍內進行線性調制;所述光纖環形器裝置包括三個端口，光子晶體激光器發射的激光信號傳輸至第一端口，由第一端口輸入的激光信號的一部分在第二端口端面處發生反射經第三端口傳輸至光探測裝置，將這部分激光信號作為基頻信號，由第一端口輸入的激光信號的另一部分經第二端口傳輸至發射/接收光學裝置并經其聚焦于探測點，由探測點反射回來的激光信號作為回波信號由第二端口輸入經第三端口傳輸至光探測裝置;所述光探測裝置用于將所述基頻信號與回波信號進行混頻得到差頻信號;所述信號處理與激光驅動裝置給光子晶體激光器提供驅動電流并對接收自光探測裝置的差頻信號進行處理得到探測點的徑向風速及風向。
[0007]上述方案中，通過使用光子晶體激光器作為激光信號源，并對信號處理與激光驅動裝置提供給光子晶體激光器的驅動電流進行線性調制，使光子晶體激光器直接發射出調制后的激光信號，利用光纖環形器裝置獲取該激光信號的基頻信號與回波信號，利用光探測裝置對基頻信號與回波信號進行混頻得到差頻信號，通過計算該差頻信號即可實現探測點的徑向風速及風向的測量。該全光纖相干測風激光雷達不但復雜度低、成本低，而且發射的激光信號的信噪比較高，可以測得高精度的徑向風速及風向。
[0008]優選地，為了進一步增大基頻信號與回波信號之間的頻率差，以提高測得的徑向風速及風向的精度，將信號處理與激光驅動裝置給光子晶體激光器提供的驅動電流按照連續的二角波進行調制。
[0009]優選地，該全光纖相干測風激光雷達還包括將光子晶體激光器發射的低功率激光信號放大至所需功率光纖的光放大裝置。這樣設置可以更進一步增大基頻信號與回波信號之間的頻率差，有助于提高測得的徑向風速及風向的精度。
[0010]優選地，所述光放大裝置為EDFA光放大裝置。EDFA光放大裝置不但成本低，而且放大激光信號時噪音低，可以保證激光信號的信噪比。
[0011]優選地，所述探測點為發射/接收光學裝置的焦點位置。
[0012]優選地，所述激光信號在單模光纖中進行傳輸。單模光纖色散小，可以保證傳輸的激光信號的頻率，有助于提高測得的徑向風速及風向的精度。
[0013]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0014]本實用新型一種全光纖相干測風激光雷達，通過使用光子晶體激光器作為光源，對其所發出的激光束進行直接頻率調制，不但復雜度低、成本低，而且發射的激光信號的信噪比較高，可以測得高精度的徑向風速及風向；通過對信號處理與激光驅動裝置提供給光子晶體激光器驅動電流按照連續的三角波進行調制，可以進一步提高測得的徑向風速及風向的精度;通過使用全光纖的形式進行信號傳輸，可以保證傳輸信號的信噪比，以免因信噪比降低影響測得的徑向風速及風向的精度。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型實施例的結構示意圖。
[0016]圖2為本實用新型中測風方法在順風時基頻信號、回波信號及差頻信號的波形圖。
[0017]圖3為本實用新型中測風方法在逆風時基頻信號、回波信號及差頻信號的波形圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合【具體實施方式】對本實用新型作進一步的說明。其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實物圖，不能理解為對本專利的限制；為了更好地說明本實用新型的實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產品的尺寸;對本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。
[0019]本實用新型實施例的附圖中相同或相似的標號對應相同或相似的部件;在本實用新型的描述中，需要理解的是，若有術語“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此附圖中描述位置關系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。
實施例
[0020]本實施例一種全光纖相干測風激光雷達的結構示意圖如圖1所示，包括光子晶體激光器1、光纖環形器裝置4、光探測裝置6、發射/接收光學裝置5及信號處理與激光驅動裝置7;光子晶體激光器I發射激光信號，激光信號的波長根據驅動電流的變化在一定范圍內進行線性調制;光纖環形器裝置4包括三個端口，光子晶體激光器I發射的激光信號傳輸至第