使用 Fabry-Perot 干涉仪的全光纤上转换高光谱分辨率测风激光雷达
天体物理仪器与方法
2016-09-13 v1 仪器与探测器
光学
摘要
本文提出并演示了一种 1550 nm 的全光纤、微脉冲且人眼安全的高光谱分辨率测风激光雷达 (HSRWL)，其使用了一对上转换单光子探测器和一台光纤 Fabry-Perot 扫描干涉仪 (FFP-SI)。为了提高光学探测效率，FFP-SI 的透射光谱和反射光谱均被用于气溶胶后向散射和参考激光脉冲的光谱分析。参考信号从出射激光中分接，用作零速度指示器。多普勒频移通过频率响应函数 提取，该函数定义为透射信号与反射信号之差与其和的比值。利用探测器的高信噪比和 FFP-SI 的高光谱分辨率，沿望远镜的视线 (LOS) 重建了气溶胶后向散射的 光谱。通过对测得的 光谱应用最小二乘拟合程序，同时获得了中心频率和带宽。然后，多普勒频移是相对于参考信号的中心频率确定的。为了消除温度波动对 FFP-SI 的影响，在测量过程中将 FFP-SI 置于温度稳定性为 0.001 的腔室中。在中国合肥 (31.843 N, 117.265 E) 进行了为期两天的连续视线风速观测。同时，HSRWL 的视线风速测量结果与超声波风速传感器 (Vaisala windcap WMT52) 的结果表现出良好的一致性。由于 函数卷积运算的计算成本较高，采用了一种经验方法来评估测量质量。在 1.8 km 处，风速的标准差为 0.76 m/s。在 1.8 km 处，反演带宽变化的标准差为 2.07 MHz。
引用
@article{arxiv.1606.04798,
title = {All-fiber upconversion high spectral resolution wind lidar using a Fabry-Perot interferometer},
author = {Mingjia Shangguan and Haiyun Xia and Chong Wang and Jiawei Qiu and Guoliang Shentu and Qiang Zhang and Xiankang Dou and Jian-wei Pan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.04798},
year = {2016}
}
备注
19pages 13figures