激光雷达空间部分相干光外差探测特性研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:holight123
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相干激光雷达(Coherence Laser Radar,简称CLR)是指采用相干探测方式的激光雷达。相干激光雷达系统一般使用外差探测方式,克服了检测电路的热噪声问题,其灵敏度比非相干探测提高了3~4个数量级,可以实现远距离漫反射目标的探测,更可以得到目标的频率、相位信息。但由于目标散射特性和大气湍流的影响,回波信号波阵面的畸变,破坏了其空间相干特性,因而部分相干光对外差探测影响的研究是相干激光雷达的一个研究热点。   本文采用远距离回波信号的近似模型,研究光束部分空间相干特性对外差探测的载噪比和视场角的影响;给出了部分相干光探测时载噪比的一般表达式和相应的接收理论。进一步数值模拟给出了最佳的本振光尺寸;分析出空间相干长度和接收孔径半径对相干探测载噪比和视场角的影响具有同等地位;并验证了部分相干探测下的接收理论。结合光在大气湍流中的传播原理,考虑点目标经大气湍流的外差探测,给出点目标球面波模型下光束空间相干性变化情况,以及大气湍流对载噪比和空间相干长度的影响情况。   本文基于理论推导和数值模拟,对部分相干光外差探测特性得到了一些新的认识。部分相干光外差接收情况下,空间相干长度和孔径大小的增加都能提高载噪比,但会导致视场角的降低;载噪比和视场角的乘积正比于λ2,且此关系不受回波信号相干特性的影响。大气湍流对地面目标回波信号光的相干性影响主要取决于湍流起伏强度和探测高度以及探测俯角,给出了了战术、战略以及星载激光雷达探测高度下,接收载噪比的比较情况。
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