相干激光雷达中望远镜优化及其探测性能分析

简介：
本研究聚焦于相干激光雷达中的望远镜优化设计及探测效能评估，旨在提升目标检测精度与距离分辨率。通过理论建模和仿真分析，探索最佳光学系统配置方案，为远程精确感知技术的发展提供新思路。 我们设计了一套工作波长为1.55 μm的相干测风激光雷达系统，并使用了脉冲能量为110微焦、重复频率为20千赫兹及脉冲宽度为300纳秒的光纤激光器，给出了系统的性能参数。根据后向传播本振原理计算得出，在望远镜对发射高斯光束截断比达到最优值0.823时，天线效率可达到最大值0.422。在该条件下分析了望远镜口径对相干测风激光雷达载噪比的影响，并优化了望远镜的设计方案。 理论计算表明，这套系统具备以下探测性能：探测距离超过3公里，能够测量±62米/秒范围内的风速变化；距离分辨率达到了84米级别；同时可以实现优于0.1米/秒的风速测量精度以及0.5秒的时间分辨能力。