外差探测激光雷达光学收发器优化设计

摘要

基于激光雷达外差探测理论,给出自由空间和光纤耦合两种模式下外差效率的解析表达式,并通过参数代换使两者具有统一的形式;结合此表达式以及湍流环境下的信噪比公式,仿真给出了地基与天基外差探测激光雷达系统不同探测距离处的最优望远镜和截断因子.研究结果表明地基系统信噪比随着望远镜孔径变化比较陡峭,存在最优望远镜孔径和截断因子,如若取值不恰当,会造成系统信噪比巨大损失;而天基平台下回波信号的信噪比随着光学收发器孔径先增加后保持平稳,孔径取值需要综合考虑成本和信噪比,最优化的截断因子均为80％.此研究对外差探测激光雷达设计理论的发展及系统器件的最优化配置提供了理论依据.