Atmosférický koherentný detekčný lidar pulzovaný zdroj svetla

Koherentný Doppler LiDAR (CDL) je pokročilá aktívna technológia diaľkového snímania, ktorá sa primárne používa na presné meranie atmosférických veterných polí, ako aj vlastnosti aerosólov a oblakov. Vo svojom srdci a duši leží pulzný zdroj svetla, ktorý slúži nielen ako „motor“ systému, ale aj ako kritická zložka, ktorá určuje hornú hranicu jeho detekčného výkonu.

Na rozdiel od tradičných non - koherent (priama detekcia) lidar, CDL funguje na princípe koherentnej detekcie. Systém vyžaruje laserový impulz s extrémne stabilnou frekvenciou a známymi fázovými informáciami (nazývanými „lokálny oscilátor“ alebo Lo lúč). Keďže tento lúč sa šíri atmosférou, je rozptýlený časticami, ako sú aerosóly a prach (backscatlers). Veľmi malá časť tohto svetla je rozptýlená dozadu pozdĺž prenosovej cesty a prijatá Lidarom. Pretože tieto rozptylové častice sú v pohybe v porovnaní s Lidarom (predovšetkým kvôli vetru), frekvencia vráteného svetla prechádza minútovým posunom (Dopplerov posun) vzhľadom na emitované svetlo podľa Dopplerovho efektu.

Vynaliezavosť CDL spočíva v metóde „optického heterodyningu“, kde je slabé vrátené signálne svetlo zmiešané s časťou zadržaného lokálneho oscilátora vo vnútri systému. Výsledný frekvenčný signál rytmu (medziprodukčný frekvenčný signál) nesie informácie o posunu Dopplera. Zistením frekvencie tohto elektrického signálu sa radiálna rýchlosť rozptylových častíc pozdĺž čiary - z - zrak laserového lúča môže získať s extrémnou presnosťou, čím sa získa informácie vektorových vektorov.

Z tohto dôvodu nie je pulzovaný zdroj svetla CDL jednoduchý „flashburb“, ale sofistikované optické zariadenie, ktoré musí mať extrémne vysokofrekvenčnú stabilitu, veľmi úzku šírku čiary a špecifické vlastnosti vlnovej dĺžky. V súčasnosti prevažná väčšina systémov CDL využíva ako svoj svetelný zdroj vysoko koherentné pulzné vláknité lasery.

Zdroj pulzného svetla CDL je jedinečný, pretože musí spĺňať prísne fyzikálne požiadavky koherentnej detekcie. Medzi jej hlavné charakteristiky patrí:

1.Vysvetliteľne vysokofrekvenčná stabilita a úzka šírka čiar:Toto je najdôležitejšia vlastnosť. Dopplerov posun je veľmi malý (zvyčajne v poradí MHz). Ak je laserový vlastný frekvenčný jitter alebo šírka čiary príliš široký, úplne zaplaví užitočný signál, čo vedie k zlyhaniu detekcie. Zdroje svetla CDL zvyčajne vyžadujú šírku čiary oveľa menej ako 1 MHz, často dokonca aj na úrovni Kilohertz, s vysoko konzistentnou frekvenciou od impulzu po impulz.

2. Vysoký výstupný výkon a pulzná energia:Ak chcete vyvodiť dlhšie vzdialenosti a prekonať stratu energie v dôsledku útlmu Attenuácie a inverzie - štvorcový zákon, zdroj svetla potrebuje vysokú špičkovú energiu a energiu s jednoduchým impulzom. To zaisťuje dostatok fotónov dosahuje vzdialené ciele a sú rozptýlené dozadu.

3. Exekulárna kvalita lúča:Zdroj by mal výstup difrakcie - obmedzený alebo blízko - difrakcie - limited - kvalitný gaussovský lúč. Zaručuje to dobrú smernosť a zameranie laserového lúča, umožňuje dlhšie prenosové vzdialenosti a udržiavanie malej veľkosti škvrny, čím sa zlepšuje priestorové rozlíšenie a signál- na - pomer šumu.

4. Špecifická prevádzková vlnová dĺžka:CDL primárne pracuje v oku - bezpečné pásy okolo 1,5 μm a 2 μm. Lasery na týchto vlnových dĺžkach majú pre ľudské oko vysoký prah poškodenia, čo výrazne znižuje riziká bezpečnosti aplikácií a umožňuje nasadenie v relatívne osídlených oblastiach, ako sú letiská a mestá. Ďalej, tieto vlnové dĺžky sú okná prenosu atmosféry, menej ovplyvnené absorpciou z atmosférických molekúl (napr. Oxid uhličitý, vodná pary).

5. Stredná spoľahlivosť a kompaktnosť:Moderné zdroje CDL Light Sources, ktoré využívajú z technológie vlákniny laseru, sú kompaktné, robustné, údržba - Free (alebo Low {-) a necitlivé na variácie vibrácií a teploty, vďaka čomu sú ideálne pre mobilné platformy, ako sú vzdušné, lodiarne a vozidlo -.

Využitie vysokých - schopností pre presné meranie vetra umožnené jeho pulzným zdrojom svetla, CDL hrá nevyhnutnú úlohu v mnohých poliach:

Predpovedanie veternej energie a počasia:

• Optimalizácia veternej farmy: Používa sa na meranie prítoku vetra a bokovacích polí na lokalitách veterných fariem na optimalizáciu usporiadania turbíny a reguláciu vybočenia, maximalizáciu účinnosti výroby energie a zníženie únavového zaťaženia.
• Varovanie silného počasia: Používa sa na detekciu strihu vetra, downbursty a mikropodniky - Počasie javy smrtiace do bezpečnosti letectva - Poskytovanie varovaní pre letiská.
• Meteorologický výskum: Používa sa na štúdium štruktúry atmosférických hraničných vrstiev, turbulentnej výmeny, tokov tepla a hybnosti atď., Zlepšovanie modelov predikcie číselného počasia.

Bezpečnosť letectva:

• Detekcia víru lietadiel: Veľké lietadlá generujú počas vzletu a pristátia intenzívne víry prebudenia, ktoré sú nebezpečné sledovať lietadlá. CDL môže monitorovať polohu, silu a rozptyl týchto vírov v reálnom čase -, potenciálne skracovať intervaly separácie lietadiel, zvýšenie kapacity letiska a zabezpečenie bezpečnosti.
• Vzduch na strih vo vzduchu: namontované na nose lietadla, skúma veterné pole dopredu pozdĺž letovej cesty a poskytuje pilotom skoré varovania, aby sa predišlo strihovým zónom vetra.

Obrana a bezpečnosť:

• Balistická korekcia vetra: Presne meria profily rýchlosti vetra pozdĺž cesty od papule k cieľu, čo poskytuje údaje na balistickú korekciu vo vysokom - precíznych delostreleckých a ostreľovacích systémoch, čo výrazne zlepšuje rýchlosti zásahov.
• Snímanie chemického/biologického činidla: Pomáha pri identifikácii podozrivého disperzie aerosólového mraku detekciou pohybu suspendovaných častíc vo vzduchu.
• Navigácia vozidla: Poskytuje presné informácie o rýchlosti rýchlosti vetra pre bezpilotné letecké vozidlá (UAV), rakety atď. Na výpočty navigácie a vytrvalosti.

Populárne Tagy: Atmosférická koherentná detekcia Lidar pulzovaný zdroj svetla, Čína atmosférická detekcia Lidar pulzovaný zdroj svetla, Koherentný prijímač, komponent optického snímania stolného zariadenia, Optika DTS, Snímanie DTS, komponent optického snímania smartfónov, Komunikácia s vesmírnym laserom