CN117031500A - 用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源***及方法，该光源***包括：种子光源器；分光调制模块的输入端连接种子光源器的输出端；光束合成模块，设置于分光调制模块的输出端；采样镜，设置于光束合成模块的输出端；第二声光调制器，设置于采样镜的反射光路上；光电探测器的输入端与第二声光调制器的输出端连接；控制模块，分别与光电探测器、分光调制模块和第二声光调制器通信连接。本发明实施例能够在将多束窄线宽光纤激光合成的过程中，通过利用相位控制实现多束激光的相干相长输出，提高了窄线宽光纤激光的输出功率，从而提高光纤激光多普勒测风雷达的探测距离和信噪比。

Description

用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源***及方法

技术领域

本发明涉及光纤激光多普勒测风雷达技术领域，尤其是一种用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源***及方法。

背景技术

光纤激光多普勒雷达通常以线宽小于10kHz的窄线宽光纤激光器作为光源，照射大气中气溶胶等散射粒子，引起反射回光产生多普勒频移。通过测量反射回光的多普勒频移，并利用一定方法反演出风场信息。光纤激光多普勒测风雷达在航空安全、气象预报、风电、海洋科学等领域有着重要的应用。然而，受限于受激布里渊散射等非线性效应，用作光纤激光多普勒测风雷达的窄线宽激光器的功率提升受到一定的限制。而光源功率受限会导致多普勒测风雷达的信噪比和探测距离受限。因此，如何提高光源功率，从而进一步提高光纤激光多普勒测风雷达的信噪比和探测距离是一个亟待解决的问题。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。

本发明实施例提供了一种用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源***及方法，能够在将多束窄线宽光纤激光合成的过程中，通过利用相位控制实现多束激光的相干相长输出，提高了窄线宽光纤激光的输出功率，从而提高光纤激光多普勒测风雷达的探测距离和信噪比。

第一方面，本发明实施例提供了一种用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源***，包括：

种子光源器，用于产生并输出连续窄线宽光纤激光；

分光调制模块，所述分光调制模块的输入端连接所述种子光源器的输出端，所述分光调制模块用于对所述窄线宽光纤激光进行光调制处理、一次功率放大、光分束、相位调制处理和二次功率放大，得到并输出分束放大后的多束子激光；

光束合成模块，设置于所述分光调制模块的输出端，所述光束合成模块用于将入射的所述多束子激光合成一束激光；

采样镜，设置于所述光束合成模块的输出端，用于将入射的合成的激光分为反射光和透射光并输出所述反射光和所述透射光；

第二声光调制器，设置于所述采样镜的反射光路上，用于对接收的所述反射光进行脉冲滤除处理；

光电探测器，所述光电探测器的输入端与所述第二声光调制器的输出端连接，用于输出反馈信号；

控制模块，分别与所述光电探测器、所述分光调制模块和所述第二声光调制器通信连接，所述控制模块用于通过相位控制信号、第一时序控制信号控制所述分光调制模块的光调制处理和相位调制处理，通过第二时序控制信号控制所述第二声光调制器的脉冲滤除处理；获取所述光电探测器输出的所述反馈信号，并根据所述反馈信号调整所述相位控制信号。

在一些实施例中，所述分光调制模块包括：依次连接的第一声光调制器、预放大器、分束器、相位调制单元和主放大器单元，其中，所述第一声光调制器的输入端连接所述种子光源器的输出端。

在一些实施例中，所述光束合成模块包括：

一级光束合成单元，设置于所述分光调制模块的输出端的出光方向上，所述一级光束合成单元用于将所述分光调制模块输出的所述多束子激光合成两束激光并输出。

在一些实施例中，所述光束合成模块还包括：

二级光束合成单元，设置于所述一级光束合成单元的输出端的出光方向上，所述二级光束合成单元用于将所述一级光束合成单元合成的两束激光再次合成为一束激光并输出。

在一些实施例中，所述一级光束合成单元包括：

四个一级半波片，从上至下依次排列，均对应设置于所述分光调制模块的出光方向上，所述一级半波片用于改变入射的子激光的偏振态；

第一一级全反射镜、两个一级偏振合束器和第二一级全反射镜，依次对应地设置在所述四个一级半波片的出光方向上。

在一些实施例中，所述二级光束合成单元包括：

两个二级半波片，分别对应设置于所述两个一级偏振合束器的出光方向上，所述二级半波片用于改变入射的子激光的偏振态；

二级全反射镜和二级偏振合束器，依次对应地设置在所述两个二级半波片的出光方向上。

在一些实施例中，所述分束器是1×4分束器。

第二方面，本发明实施例提供了一种用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源处理方法，应用于光源***，所述光源***包括：种子光源器、分光调制模块、光束合成模块、采样镜、第二声光调制器、光电探测器和控制模块，其中，所述控制模块分别与所述光电探测器、分光调制模块和所述第二声光调制器通信连接；

所述光源处理方法包括：

通过种子光源器产生并输出连续窄线宽光纤激光至所述分光调制模块；

通过控制模块输出第一时序控制信号、相位控制信号至所述分光调制模块，输出第二时序控制信号给所述第二声光调制器；

通过所述分光调制模块对所述连续窄线宽光纤激光进行光调制处理、一次功率放大、光分束、相位调制处理和二次功率放大，输出分束放大后的多束子激光；其中，所述光调制处理根据所述第一时序控制信号进行，所述相位调制处理根据所述相位控制信号进行；

通过所述光束合成模块将入射的所述多束子激光合成一束激光，通过所述采样镜将入射的合成的激光分为反射光和透射光，并输出所述反射光和所述透射光；

通过所述第二声光调制器根据所述第二时序控制信号对接收的所述反射光进行脉冲滤除处理；

通过光电探测器采集并输出脉冲滤除处理后的反馈信号至所述控制模块，以使所述控制模块根据所述反馈信号调整所述相位控制信号。

在一些实施例中，在一个控制周期内，在所述第一时序控制信号为第一控制信号或低电平0的情况下，所述第二时序控制信号对应地为低电平0；在所述第一时序控制信号为第二控制信号的情况下，所述第二时序控制信号对应地为高电平1；其中，所述第二控制信号的振幅大于0且小于所述第一控制信号的振幅。

在一些实施例中，所述分光调制模块还包括：依次连接的第一声光调制器、预放大器、分束器、相位调制单元和主放大器单元；

所述通过所述分光调制模块对所述连续窄线宽光纤激光进行光调制处理、一次功率放大、光分束、相位调制处理和二次功率放大，输出分束放大后的多束子激光，包括：

根据所述第一时序控制信号，控制所述第一声光调制器将所述连续窄线宽光纤激光调制成包含较低连续光基底的纳秒脉冲激光；

通过所述预放大器和所述分束器依次对所述纳秒脉冲激光进行一次功率放大和分束处理，将一束激光分为多束子激光；

根据所述相位控制信号，控制所述相位调制单元分别对所述多束子激光进行相位调制，得到相位调制后的多束子激光；

通过所述主放大器单元对所述相位调制后的多束子激光进行二次功率放大，得到并输出分束放大后的所述多束子激光。

本发明实施例包括：一种用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源***包括：种子光源器、分光调制模块、光束合成模块、采样镜、第二声光调制器、光电探测器和控制模块，其中，控制模块分别与光电探测器、分光调制模块和第二声光调制器通信连接；当光源***工作时，在通过种子光源器产生并输出连续窄线宽光纤激光至分光调制模块之后，通过控制模块输出第一时序控制信号、相位控制信号至分光调制模块，且输出第二时序控制信号给第二声光调制器；接着，通过分光调制模块对连续窄线宽光纤激光进行光调制处理、一次功率放大、光分束、相位调制处理和二次功率放大，输出分束放大后的多束子激光；其中，光调制处理根据第一时序控制信号进行，相位调制处理根据相位控制信号进行；然后，通过光束合成模块将入射的多束子激光合成一束激光，通过采样镜将入射的合成的激光分为反射光和透射光，并输出反射光和透射光；然后，通过第二声光调制器根据第二时序控制信号对接收的反射光进行脉冲滤除处理；最后，通过光电探测器采集经脉冲滤除处理后的激光信号，并对其进行光电转换输出反馈信号至控制模块，以使控制模块根据反馈信号调整相位控制信号；因此，本发明实施例能够在将多束窄线宽光纤激光合成的过程中，通过利用相位控制实现多束激光的相干相长输出，提高了窄线宽光纤激光的输出功率，从而提高光纤激光多普勒测风雷达的探测距离和信噪比。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的一种用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源***的***架构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的一种用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源***的电路结构示意图；

图3是本发明一个实施例提供的一种用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源处理方法的流程示意图；

图4是本发明一个实施例提供的第一时序控制信号和第二时序控制信号的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

基于此，本发明提供了一种用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源***及方法，当光源***工作时，在通过种子光源器产生并输出连续窄线宽光纤激光至分光调制模块之后，通过控制模块输出第一时序控制信号、相位控制信号至分光调制模块，且输出第二时序控制信号给第二声光调制器；接着，通过分光调制模块对连续窄线宽光纤激光进行光调制处理、一次功率放大、光分束、相位调制处理和二次功率放大，输出分束放大后的多束子激光；其中，光调制处理根据第一时序控制信号进行，相位调制处理根据相位控制信号进行；然后，通过光束合成模块将入射的多束子激光合成一束激光，通过采样镜将入射的合成的激光分为反射光和透射光，并输出反射光和透射光；然后，通过第二声光调制器根据第二时序控制信号对接收的反射光进行脉冲滤除处理；最后，通过光电探测器采集经脉冲滤除处理后的激光信号，并对其进行光电转换输出反馈信号至控制模块，以使控制模块根据反馈信号调整相位控制信号；因此，本发明实施例能够在将多束窄线宽光纤激光合成的过程中，通过利用相位控制实现多束激光的相干相长输出，提高了窄线宽光纤激光的输出功率，从而提高光纤激光多普勒测风雷达的探测距离和信噪比。

下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

如图1所示，第一方面，本发明实施例提供了一种用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源***100，包括：种子光源器110、分光调制模块120、光束合成模块130、采样镜140、第二声光调制器150、光电探测器160和控制模块170。

其中，种子光源器110，用于产生并输出连续窄线宽光纤激光。

分光调制模块120，分光调制模块120的输入端连接种子光源器110的输出端，分光调制模块120用于对窄线宽光纤激光进行光调制处理、一次功率放大、光分束、相位调制处理和二次功率放大，得到并输出分束放大后的多束子激光。

光束合成模块130，设置于分光调制模块120的输出端，光束合成模块130用于将入射的多束子激光合成一束激光。

采样镜140，设置于光束合成模块130的输出端，用于将入射的合成的激光分为反射光和透射光并输出反射光和透射光。

第二声光调制器150，设置于采样镜140的反射光路上，用于对接收的反射光进行脉冲滤除处理。

光电探测器160，光电探测器160的输入端与第二声光调制器150的输出端连接，用于输出反馈信号。

控制模块170，分别与光电探测器160、分光调制模块120和第二声光调制器150通信连接，控制模块170用于通过相位控制信号、第一时序控制信号控制分光调制模块120的光调制处理和相位调制处理，通过第二时序控制信号控制第二声光调制器150的脉冲滤除处理；获取光电探测器输出的反馈信号，并根据反馈信号调整相位控制信号。

需要说明的是，采样镜140具有分光比，兼具投射和反射的作用。采样镜140基于分光比将激光分为小部分的反射光和绝大部分的透射光，其中，透射光作为最终输出激光直接输出到空气中，用于实现风场测量；反射光则入射至第二声光调制器150，是后续产生反馈信号的基础。

具体地，分光比可以为1/99、0.1/99.9等等，本发明对此不作具体的限制，可以根据实际的需求采用不同分光比的采样镜140。

需要说明的是，第二声光调制器150用于对采样镜140分光产生的反射光进行脉冲滤除处理，其中，脉冲滤除处理指：斩除采样镜140反射的激光信号中的脉冲部分，保留连续激光基底。

需要说明的是，光电探测器160用于采集从第二声光调制器150输出的连续激光基底，而后进行光电转换处理，将连续激光基底的光信号转换为电信号输出至控制模块170。

通过本发明实施例提供的一种用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源***100，当光源***100工作时，在通过种子光源器110产生并输出连续窄线宽光纤激光至分光调制模块120之后，通过控制模块170输出第一时序控制信号、相位控制信号至分光调制模块120，且输出第二时序控制信号给第二声光调制器150；接着，通过分光调制模块120对连续窄线宽光纤激光进行光调制处理、一次功率放大、光分束、相位调制处理和二次功率放大，输出分束放大后的多束子激光；其中，光调制处理根据第一时序控制信号进行，相位调制处理根据相位控制信号进行；然后，通过光束合成模块130将入射的多束子激光合成一束激光，通过采样镜140将入射的合成的激光分为反射光和透射光，并输出反射光和透射光；然后，通过第二声光调制器150根据第二时序控制信号对接收的反射光进行脉冲滤除处理；最后，通过光电探测器160采集经脉冲滤除处理后的激光信号，并对其进行光电转换输出反馈信号至控制模块170，以使控制模块根据反馈信号调整相位控制信号；因此，本发明实施例能够在将多束窄线宽光纤激光合成的过程中，通过利用相位控制实现多束激光的相干相长输出，提高了窄线宽光纤激光的输出功率，从而提高光纤激光多普勒测风雷达的探测距离和信噪比。

结合图1和图2，在一些实施例中，分光调制模块120包括：依次连接的第一声光调制器121、预放大器122、分束器123、相位调制单元124和主放大器单元125，其中，第一声光调制器121的输入端连接种子光源器110的输出端。

具体地，第一声光调制器121的输入端连接种子光源器110的输出端，第一声光调制器121的输出端连接预放大器122的输入端，预放大器122的输出端连接分束器123的输入端，分束器123的输出端连接相位调制单元124的输入端，相位调制单元124的输出端连接主放大器单元125的输入端。

需要说明的是，第一声光调制器121，用于将连续窄线宽光纤激光调制成包含较低连续光基底的纳秒脉冲激光；预放大器122，用于将调制产生的纳秒脉冲激光进行预放大(即一次功率放大)，保证分束后的子激光功率满足各个主放大器的输入要求；分束器123，用于将预放大后的纳秒脉冲激光分成若干束子激光。主放大器单元125，用于将分成若干束的子激光分别进行功率放大。

需要说明的是，相位调制单元124用于对分成的若干束子激光进行相位调制。具体地，相位调制单元124中采用的相位调制器件可以是压电陶瓷器件、晶体器件等，可以根据器件带宽需求选择相位调制器的类型，本发明对此不做具体的限制。

参照图2，在一些实施例中，分束器123是1×4分束器。1×4分束器具有一个输入端口和四个输出端口，用于将一束激光分成四束子激光。

在一些实施例中，相位调制单元124包括：四个相位调制器，四个相位调制器的输出端对应地与1×4分束器的四个输出端连接。其中各个相位调制器均与控制模块170通信连接。

在一些实施例中，主放大器单元125包括：四个主放大器，四个主放大器的输入端对应地与四个相位调制器的输出端连接。

参照图2，在一些实施例中，光束合成模块130包括：一级光束合成单元131和二级光束合成单元132。其中，一级光束合成单元131，设置于分光调制模块120的输出端的出光方向上，一级光束合成单元131用于将分光调制模块120输出的多束子激光合成两束激光并输出；二级光束合成单元132，设置于一级光束合成单元131的输出端的出光方向上，二级光束合成单元132用于将一级光束合成单元131合成的两束激光再次合成为一束激光并输出。

本发明实施例通过一级光束合成单元131和二级光束合成单元132进行两次光束合成，将多束子激光合成为一束激光。

在一些实施例中，一级光束合成单元131包括：四个一级半波片1311，从上至下依次排列，均对应设置于分光调制模块120的出光方向上，一级半波片1311用于改变入射的子激光的偏振态；第一一级全反射镜1312、两个一级偏振合束器1313和第二一级全反射镜1314，依次对应地设置在四个一级半波片1311的出光方向上。

在一些实施例中，二级光束合成单元132包括：两个二级半波片1321，分别对应设置于两个一级偏振合束器1313的出光方向上，二级半波片1321用于改变入射的子激光的偏振态；二级全反射镜1323和二级偏振合束器1322，依次对应地设置在两个二级半波片1321的出光方向上。

需要说明的是，半波片用于改变输入子激光的偏振态；全反射镜，用于反射子激光到偏振合束器上；偏振合束器，用于将两个垂直偏振态的子激光合成为一束激光。

举一示例，结合图1和图2，对光源***100的完整工作原理进行进一步的说明。

光源***100，包括：种子光源器110、分光调制模块120、光束合成模块130、采样镜140、第二声光调制器150、光电探测器160和控制模块170。其中，分光调制模块120包括依次连接的第一声光调制器121、预放大器122、1×4分束器123、四个相位调制器、四个主放大器；光束合成模块130包括：四个一级半波片1311、两个一级全反射镜、两个一级偏振合束器1313、两个二级半波片1321、二级全反射镜1323和二级偏振合束器1322；控制模块170分别与四个相位调制器、第一声光调制器121和第二声光调制器150控制连接。

在光源***100工作时，种子激光器产生并输出的连续窄线宽激光经第一声光调制器121调制为纳秒脉冲激光，该纳秒脉冲激光经预放大器122的依次功率放大和1×4分束器123的分光处理被分为四束子激光，四束子激光分别经对应的相位调制器、主放大器进行相位调制、二次功率放大，经相位调制、放大后的四束子激光输出到自由空间中，四束子激光分别经过各自光路中的一级半波片1311调整偏振态，然后分为两组光。每组的两路子激光中，其中一路子激光被一级全反射镜以一定角度完全反射至一级偏振合束器1313，另一路则直接入射至同一个一级偏振合束器1313，接着由一级偏振合束器1313将两束偏振态互相垂直的入射的子激光合成为一束光；两组光合成后得到的两束光束再次经二级半波片1321调整偏振态，同样地再由一个二级全反射镜1323和二级偏振合束器1322最终将四束子激光合成一束激光输出。合成后的激光经过采样透镜分光取样，得到小部分的反射光和大部分的透射光，透射光作为最终输出激光被发射到空气中实现风场测量；而反射光经过第二声光调制器150的脉冲滤除处理被滤除脉冲部分，保留连续激光基底；再由光电探测器160采集，并对其进行光电转换输出反馈信号至控制模块170。控制模块170对第一声光调制器121、第二光调制器和相位调制单元124进行控制。

本领域技术人员可以理解的是，图中示出的***结构并不构成对本发明实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

以上所描述的***实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

本领域技术人员可以理解的是，本发明实施例描述的***架构以及应用场景是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案，并不构成对于本发明实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着***架构的演变和新应用场景的出现，本发明实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

基于上述***结构，下面提出本发明的用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源处理方法的各个实施例。

第二方面，参照图3，本发明实施例提供了一种用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源处理方法，光源处理方法可以应用于如图1和图2所示的光源***，光源***包括：种子光源器、分光调制模块、光束合成模块、采样镜、第二声光调制器、光电探测器和控制模块，其中，控制模块分别与光电探测器、分光调制模块和第二声光调制器通信连接。该光源处理方法包括但不限于有步骤S110至步骤S160。

步骤S110：通过种子光源器产生并输出连续窄线宽光纤激光至分光调制模块。

步骤S120：通过控制模块输出第一时序控制信号、相位控制信号至分光调制模块，输出第二时序控制信号给第二声光调制器。

步骤S130：通过分光调制模块对连续窄线宽光纤激光进行光调制处理、一次功率放大、光分束、相位调制处理和二次功率放大，输出分束放大后的多束子激光；其中，光调制处理根据第一时序控制信号进行，相位调制处理根据相位控制信号进行。

步骤S140：通过光束合成模块将入射的多束子激光合成一束激光，通过采样镜将入射的合成的激光分为反射光和透射光，并输出反射光和透射光。

步骤S150：通过第二声光调制器根据第二时序控制信号对接收的反射光进行脉冲滤除处理。

步骤S160：通过光电探测器采集经脉冲滤除处理后的激光信号，并对其进行光电转换输出反馈信号至控制模块，以使控制模块根据反馈信号调整相位控制信号。

本发明实施例通过步骤S110至步骤S160，当光源***工作时，在通过种子光源器产生并输出连续窄线宽光纤激光至分光调制模块之后，通过控制模块输出第一时序控制信号、相位控制信号至分光调制模块，且输出第二时序控制信号给第二声光调制器；接着，通过分光调制模块对连续窄线宽光纤激光进行光调制处理、一次功率放大、光分束、相位调制处理和二次功率放大，输出分束放大后的多束子激光；其中，光调制处理根据第一时序控制信号进行，相位调制处理根据相位控制信号进行；然后，通过光束合成模块将入射的多束子激光合成一束激光，通过采样镜将入射的合成的激光分为反射光和透射光，并输出反射光和透射光；然后，通过第二声光调制器根据第二时序控制信号对接收的反射光进行脉冲滤除处理；最后，通过光电探测器采集经脉冲滤除处理后的激光信号，并对其进行光电转换输出反馈信号至控制模块，以使控制模块根据反馈信号调整相位控制信号；因此，本发明实施例能够在将多束窄线宽光纤激光合成的过程中，通过利用相位控制实现多束激光的相干相长输出，提高了窄线宽光纤激光的输出功率，从而提高光纤激光多普勒测风雷达的探测距离和信噪比。

可以理解的是，控制模块预先加载了相位补偿算法，一方面其具有***相位噪声补偿能力，另一方面其能够根据时序要求实现对第一声光调制器和第二声光调制器的控制。其中，相位补偿算法可以包括但不限于随机并行梯度下降算法、抖动法等已知的激光相位控制方法。本发明对具体采用的相位补偿算法不做限制。

参照图4，在一些实施例中，在一个控制周期内，在第一时序控制信号为第一控制信号或低电平0的情况下，第二时序控制信号对应地为低电平0；在第一时序控制信号为第二控制信号的情况下，第二时序控制信号对应地为高电平1；其中，第二控制信号的振幅大于0且小于第一控制信号的振幅。

具体地，图4(a)所示为用于控制第一声光调制器的第一时序控制信号的示意图，控制模块以一定的频率产生一定脉宽的脉冲(即第一控制信号)输出到第一声光调制器，在脉冲结束之后暂时关断控制信号，使第一声光调制器不出光，防止对多普勒频率测量产生干扰，关闭时间约为1到数微秒。在关闭时间结束后与下一个脉冲产生前，输出幅值较低的第二控制信号到第一声光调制器使第一声光调制器输出较弱的连续激光基底，用于实现多路子激光相对活塞相位差的探测。

图4(b)所示为用于控制第二声光调制器的第二时序控制信号的示意图，对第二声光调制器的控制方式为数字控制。在对第一声光调制器产生脉冲控制上升沿的同时，对第二声光调制器控制输出为0直到第一声光调制器的关闭时间结束，在这段时间内使第二声光调制器不通过激光，使得脉冲激光无法通过第二声光调制器达到光电探测器，从而实现对采样镜140反射的小部分用于相位探测的激光中的脉冲部分进行斩除。在其余时间，对第二声光调制器的控制维持在1，使得采样激光中的连续激光基底能够通过第二声光调制器到达光电探测器，并作为反馈信号实现相位控制。在第二声光调制器关闭期间，控制模块不执行相位控制算法，以免产生额外的相位噪声。

在一些实施例中，分光调制模块还包括：依次连接的第一声光调制器、预放大器、分束器、相位调制单元和主放大器单元；对步骤S130进行进一步说明，步骤S130包括但不限于有以下步骤：

首先，根据第一时序控制信号，控制第一声光调制器将连续窄线宽光纤激光调制成包含较低连续光基底的纳秒脉冲激光；

其次，通过预放大器和分束器依次对纳秒脉冲激光进行一次功率放大和分束处理，将一束激光分为多束子激光；

然后，根据相位控制信号，控制相位调制单元分别对多束子激光进行相位调制，得到相位调制后的多束子激光；

最后，通过主放大器单元对相位调制后的多束子激光进行二次功率放大，得到并输出分束放大后的多束子激光。

综上所述，本发明实施例至少具有以下的有益效果：

一是，提供了一种稳定的、高功率、可用于远距离光纤激光多普勒测风雷达的光源***。

二是，在将多束窄线宽光纤激光合成的过程中，通过利用相位控制实现多束激光的相干相长输出，提高了窄线宽光纤激光的输出功率，从而提高光纤激光多普勒测风雷达的探测距离和信噪比。

三是，解决了光纤激光多普勒测风雷达窄线宽光源功率提升受限的问题，提高了光纤激光多普勒测风雷达的探测功率，进而提高了测量范围和信噪比，有利于进一步拓宽光纤激光多普勒测风雷达应用。即是说，使得全光纤激光多普勒测风雷达具有良好的稳定性和扩展性。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源***，其特征在于，包括：

种子光源器，用于产生并输出连续窄线宽光纤激光；

分光调制模块，所述分光调制模块的输入端连接所述种子光源器的输出端，所述分光调制模块用于对所述窄线宽光纤激光进行光调制处理、一次功率放大、光分束、相位调制处理和二次功率放大，得到并输出分束放大后的多束子激光；

光束合成模块，设置于所述分光调制模块的输出端，所述光束合成模块用于将入射的所述多束子激光合成一束激光；

采样镜，设置于所述光束合成模块的输出端，用于将入射的合成的激光分为反射光和透射光并输出所述反射光和所述透射光；

第二声光调制器，设置于所述采样镜的反射光路上，用于对接收的所述反射光进行脉冲滤除处理；

光电探测器，所述光电探测器的输入端与所述第二声光调制器的输出端连接，用于输出反馈信号；

控制模块，分别与所述光电探测器、所述分光调制模块和所述第二声光调制器通信连接，所述控制模块用于通过相位控制信号、第一时序控制信号控制所述分光调制模块的光调制处理和相位调制处理，通过第二时序控制信号控制所述第二声光调制器的脉冲滤除处理；获取所述光电探测器输出的所述反馈信号，并根据所述反馈信号调整所述相位控制信号。

2.根据权利要求1所述的光源***，其特征在于，所述分光调制模块包括：依次连接的第一声光调制器、预放大器、分束器、相位调制单元和主放大器单元，其中，所述第一声光调制器的输入端连接所述种子光源器的输出端。

3.根据权利要求2所述的光源***，其特征在于，所述光束合成模块包括：

一级光束合成单元，设置于所述分光调制模块的输出端的出光方向上，所述一级光束合成单元用于将所述分光调制模块输出的所述多束子激光合成两束激光并输出。

4.根据权利要求3所述的光源***，其特征在于，所述光束合成模块还包括：

二级光束合成单元，设置于所述一级光束合成单元的输出端的出光方向上，所述二级光束合成单元用于将所述一级光束合成单元合成的两束激光再次合成为一束激光并输出。

5.根据权利要求4所述的光源***，其特征在于，所述一级光束合成单元包括：

四个一级半波片，从上至下依次排列，均对应设置于所述分光调制模块的出光方向上，所述一级半波片用于改变入射的子激光的偏振态；

第一一级全反射镜、两个一级偏振合束器和第二一级全反射镜，依次对应地设置在所述四个一级半波片的出光方向上。

6.根据权利要求5所述的光源***，其特征在于，所述二级光束合成单元包括：

两个二级半波片，分别对应设置于所述两个一级偏振合束器的出光方向上，所述二级半波片用于改变入射的子激光的偏振态；

二级全反射镜和二级偏振合束器，依次对应地设置在所述两个二级半波片的出光方向上。

7.根据权利要求2所述的光源***，其特征在于，所述分束器是1×4分束器。

8.一种用于远距离全光纤激光多普勒测风雷达的光源处理方法，其特征在于，应用于光源***，所述光源***包括：种子光源器、分光调制模块、光束合成模块、采样镜、第二声光调制器、光电探测器和控制模块，其中，所述控制模块分别与所述光电探测器、分光调制模块和所述第二声光调制器通信连接；

所述光源处理方法包括：

通过种子光源器产生并输出连续窄线宽光纤激光至所述分光调制模块；

通过控制模块输出第一时序控制信号、相位控制信号至所述分光调制模块，输出第二时序控制信号给所述第二声光调制器；

通过所述分光调制模块对所述连续窄线宽光纤激光进行光调制处理、一次功率放大、光分束、相位调制处理和二次功率放大，输出分束放大后的多束子激光；其中，所述光调制处理根据所述第一时序控制信号进行，所述相位调制处理根据所述相位控制信号进行；

通过所述光束合成模块将入射的所述多束子激光合成一束激光，通过所述采样镜将入射的合成的激光分为反射光和透射光，并输出所述反射光和所述透射光；

通过所述第二声光调制器根据所述第二时序控制信号对接收的所述反射光进行脉冲滤除处理；

通过光电探测器采集并输出脉冲滤除处理后的反馈信号至所述控制模块，以使所述控制模块根据所述反馈信号调整所述相位控制信号。

9.根据权利要求8所述的光源处理方法，其特征在于，在一个控制周期内，在所述第一时序控制信号为第一控制信号或低电平0的情况下，所述第二时序控制信号对应地为低电平0；在所述第一时序控制信号为第二控制信号的情况下，所述第二时序控制信号对应地为高电平1；其中，所述第二控制信号的振幅大于0且小于所述第一控制信号的振幅。

10.根据权利要求8所述的光源处理方法，其特征在于，所述分光调制模块还包括：依次连接的第一声光调制器、预放大器、分束器、相位调制单元和主放大器单元；

所述通过所述分光调制模块对所述连续窄线宽光纤激光进行光调制处理、一次功率放大、光分束、相位调制处理和二次功率放大，输出分束放大后的多束子激光，包括：

根据所述第一时序控制信号，控制所述第一声光调制器将所述连续窄线宽光纤激光调制成包含较低连续光基底的纳秒脉冲激光；

通过所述预放大器和所述分束器依次对所述纳秒脉冲激光进行一次功率放大和分束处理，将一束激光分为多束子激光；

根据所述相位控制信号，控制所述相位调制单元分别对所述多束子激光进行相位调制，得到相位调制后的多束子激光；

通过所述主放大器单元对所述相位调制后的多束子激光进行二次功率放大，得到并输出分束放大后的所述多束子激光。