临近空间车载测风激光雷达系统设计研制与风场观测

目前，临近空间是了解较少的大气层区域，缺乏大气探测数据，包括风场、温度、密度和压力。其中，大气风场数据是深入研究大气动力学和环境预警的最主要参数之一。在目前的全球或区域大气环境观测系统中，由于风场观测的覆盖范围的局限，已经限制了空间大气的深入研究。而测风激光雷达是目前唯一能够实现对全球范围三维风场进行高精度、高时空分辨率探测的工具，而基于Fabry-Perot标准具的双边缘技术是迄今比较成熟和有效的直接多普勒探测方法，它能够实现从地面到中间层范围的风场探测。
　　分析讨论了临近空间测风激光雷达系统设计与研制的关键技术，给出了发射机子系统设计方案，提出了激光器频率漂移解决方案;对接收机子系统光路进行设计，给出了参数优化方案;给出了收发光学子系统设计方案，对接收机子系统研制过程中遇到的技术难题进行了分析讨论，研制了大口径FP标准具，设计FP标准具的调谐控制软件反馈回路及反馈电路，对锁定通道脉冲光展宽光路进行了改进，用积分球代替超长光纤对脉冲光进行展宽，减小了光损耗，提高了锁定通道探测信噪比，光强分布更加均匀。最终研制了精度高，稳定性好的接收机子系统。
　　设计研制了Fabry-Perot标准具透过率曲线的校准系统，开展了标准具透过率曲线校准实验，校准后的标准具透过率曲线参数和设计值一致，而且非常稳定，提出了激光频谱实验测量及反演方法，设计并搭建了试验装置，并开展实验对激光频谱进行了测量，提出了瑞利-布里渊频谱实验测量及反演方法，设计了试验装置;
　　分析讨论了测风激光雷达的大气风场长序列连续探测资料，得到了新疆地区高对流层和低平流层大气风场垂直分布特征，得到了酒泉地区临近空间大气风场垂直分布特征，给出了临近空间测风激光雷达观测重力波的示例，得到了酒泉地区重力波的特征参量。