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1.55μm声光移频器特性的研究

李彦超  
【摘要】: 激光相干测风雷达是目前大气风场测量的主要手段之一,以其高信噪比和接收带宽短等优点受到各国科学家的重视,激光测风雷达对于数值天气预报、大气动力学研究、航空安全预警和国防应用都有重要的意义和良好的应用前景。本文根据相干激光测风雷达系统中微弱信号检测的需要,针对激光相干测风雷达系统中声光移频器技术问题进行了研究,主要内容如下: (1)从声波和光波在介质中的耦合波方程出发,利用动量匹配和动量失配分析了介质中的声光互作用规律,得出了声光移频器在正常布拉格衍射条件下的声光偏转特性和声光调制特性。同时以声光移频器的主要指标为基础,对声光移频器的设计方法进行了分析,讨论了声光介质材料的选取、尺寸设计等问题,分析了声光移频器带宽和工作频带的选取问题。 (2)对声光移频器的特性进行了仿真,并且得到了仿真的结果,为实验研究提供了理论依据。 (3)本文采用超声跟踪技术对正常布拉格声光移频器的优化设计方法进行了理论分析,并对优化设计方法进行了仿真,结果表明超声跟踪技术可以解决器件的带宽和换能器长度(和衍射效率成正比)之间的矛盾,与非超声跟踪声光移频器相比,声光移频器的换能器长度提高了4.96倍,相对带宽提高了5.5倍。 (4)对声光移频器进行了实验研究,得出了其声光偏转和声光调制特性曲线,同时测量了声光移频器的中心频率为102.8MHz、布拉格带宽为23.4MHz、布拉格角为17.4mrad及计算了声光移频器的最大衍射效率为22%。实验所得结果与理论基本吻合。


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