差分吸收相干激光雷达中偏振分集技术研究

为减小差分吸收相干激光雷达(DIAL)中偏振衰落对回波信号功率反演精度影响,研究了偏振分集技术(PDT)在相干DIAL中的作用,构建了利用STM32控制的双光束切换DIAL实验装置。依托构建的装置,利用平衡探测,分别采用PDT和一般外差探测完成多组次实验,应用单频检测方法得到20m光程下吸收气体不同浓度下相干中频信号的振幅值,并由此求解出on光和off光回波信号功率。对回波信号功率值差分信息与由HITRAN得到的参考差分信息比较发现:应用PDT能使探测分辨率提高4倍,对应到2km距离内,可以探测到3.5×10-6ppm的CO2浓度变化,满足了气候研究所需的优于1%的精度要求,验证了PDT消除偏振衰落以及提高相干DIAL分辨精度的作用。