【摘 要】
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偏振激光雷达是当前获取云相态精细分布的主要遥感仪器,可以实现水云、冰云的区分,但是无法实现冰云内部冰晶粒子分布的分类。冰云内部冰晶粒子的导向和形态对大气辐射传输及气候模式的数值计算有很大的影响,但是当前没有遥感仪器能对其进行探测。全偏振激光雷达是在偏振激光雷达的基础上增加多极化偏振探测的仪器,可以获取退偏比及被探测对象的穆勒矩阵,进而实现对云相态及冰云粒子的高分辨探测。全偏振激光雷达探测的实现不仅
【基金项目】
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国家自然基金 （编号:61875163）；
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偏振激光雷达是当前获取云相态精细分布的主要遥感仪器,可以实现水云、冰云的区分,但是无法实现冰云内部冰晶粒子分布的分类。冰云内部冰晶粒子的导向和形态对大气辐射传输及气候模式的数值计算有很大的影响,但是当前没有遥感仪器能对其进行探测。全偏振激光雷达是在偏振激光雷达的基础上增加多极化偏振探测的仪器,可以获取退偏比及被探测对象的穆勒矩阵,进而实现对云相态及冰云粒子的高分辨探测。全偏振激光雷达探测的实现不仅需要光源发射多种极化状态的激光,同时还需要能实现回波斯托克斯矢量的同时探测。本文围绕全偏振激光雷达系统硬件的关键技术展开研究。设计了用于全偏振激光雷达的偏振控制系统;采用2个1/4波片和1个1/2波片组合实现了偏振态的任意转换,基于光学器件的穆勒矩阵对控制方案进行理论数值计算,并对系统的误差产生因素进行计算分析,证明了该方案设计的合理性,保证控制误差在0.17以内,满足全偏振激光雷达的应用。设计了用于全偏振激光雷达的分振幅同时探测系统;系统中采用分束器、偏振分光棱镜、线偏振片及1/4波片将待测光束分为四路并进行同时探测,大大提高了偏振测试的时效性,同时该分振幅探测系统可实现对待测光束全部斯托克斯矢量的探测,改进了目前偏振态探测参量较少的问题。搭建了 1064nm的全偏振探测桌面实验装置,利用六点标定法对系统进行标定并获得系统矩阵,结合偏振控制端与标定系统矩阵得到标准器件的4×4仪器矩阵,通过与理论矩阵数值进行对比分析从而对系统进行校准调试,实验得到测试标准器件的仪器矩阵参数偏差小于0.0995。利用校准后的系统进行多偏振测试,得到斯托克斯总均方根偏差为0.1267,与文献中数据结果进行对比分析并取得较好一致性,验证了该系统的可靠性。
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