【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测风激光雷达的，尤其涉及一种片上测风激光雷达系统。
技术介绍
1、测风激光雷达是一种将激光发射到空间大气中，接受大气中微小气溶胶分子的反射光并进行相干探测，从而解算大气中风速和风向信息的装置。测风激光雷达在科学研究和工业生产中有丰富的应用，例如：用于测算风场大小，从而协助确定风机选址，估算风机收益；用于测量风场信息，指导调控风机姿态；用于收集大气信息，预报天气等。
2、然而，目前市面上的测风激光雷达的硬件包括激光器、声光调制器和掺铒光纤放大器等成本昂贵的光学器件，使得最终的激光雷达的单价较高。另外，测风激光雷达系统中包含器件较多，且单个器件体积较大，散热需求高，因此测风激光雷达的体积普遍较大。考虑到风机的安装位置往往选择在人烟稀少，风力富集的地形上，测风激光雷达的体积会给复杂地形下前期风场的测算带来不便，也给后期风机上雷达的安装带来挑战。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种片上测风激光雷达系统，以通过在光子芯片上集成分光模块、脉冲模块、光学混频器和平衡探测单元，集成度高，光子芯片兼容性强，减小测风激光雷达系统的体积，降低系统生产成本。
2、本专利技术提供了一种片上测风激光雷达系统，包括信号发射模块、信号接收模块和信号处理模块；
3、信号发射模块包括激光器、分光模块、脉冲模块和镜头；信号接收模块包括光学混频器和平衡探测单元；
4、分光模块、脉冲模块、光学混频器和平衡探测单元集成在同一个光子芯片上；
5、激光
6、可选的，信号发射模块还包括掺饵光纤放大器；
7、掺饵光纤放大器设置于脉冲模块和镜头之间；掺饵光纤放大器用于放大脉冲光的峰值功率。
8、可选的，信号发射模块还包括第一边缘耦合器；
9、第一边缘耦合器设置于脉冲模块和掺饵光纤放大器之间，并集成于光子芯片上；第一边缘耦合器用于将脉冲光耦合进入掺饵光纤放大器。
10、可选的，系统还包括环形器；
11、环形器设置于掺饵光纤放大器和镜头之间；环形器用于将放大的脉冲光传输至镜头，以及将后向散射光传输至光学混频器。
12、可选的，信号接收模块还包括第二边缘耦合器；
13、第二边缘耦合器设置于环形器和光学混频器之间；第二边缘耦合器用于将后向散射光耦合进入光学混频器。
14、可选的，脉冲模块包括第一移相器、第二移相器、第一耦合器和第二耦合器；
15、第一移相器和第二移相器并联，且设置于第一耦合器和第二耦合器之间；第一耦合器位于分光模块与第一移相器之间，第二耦合器设置与第一移相器和镜头之间；
16、第一耦合器用于将信号光分为两束功率相等的基模光，以分别进入第一移相器和第二移相器；第一移相器和第二移相器用于调节基模光的相位；第二耦合器用于将两束基模光进行耦合并输出，以根据两束基模光的相位差，确定脉冲光的预设脉冲参数。
17、可选的，平衡探测单元包括第一平衡探测器和第二平衡探测器；
18、第一平衡探测器和第二平衡探测器均与信号处理模块电连接；第一平衡探测器和第二平衡探测器形成的两路电信号相互正交。
19、可选的，光学混频器包括90°光学混频器。
20、可选的，光子芯片的材料至少包括硅基底。
21、可选的，镜头包括望远镜头。
22、本专利技术的技术方案，通过将分光模块、脉冲模块、光学混频器和平衡探测单元集成在同一个光子芯片上，利用激光器产生的连续激光传输至分光模块，分光模块将连续激光分为本振光和信号光，并将本振光传输至光学混频器，信号光传输至脉冲模块；脉冲模块将信号光调制为预设脉冲参数的脉冲光，并传输至镜头；镜头将脉冲光聚焦后出射至大气中，使脉冲光打到大气中的气溶胶颗粒，并接收打到大气中的气溶胶颗粒反射的后向散射光，将后向散射光传输至光学混频器；光学混频器将后向散射光和本振光混频，形成两组光信号并输出至平衡探测单元，平衡探测单元接收两组光信号，并根据两组光信号输出两路正交电信号；信号处理模块接收到正交电信号之后，对正交电信号进行处理分析，最终得到风向和风速信息。利用上述结构，通过将分光模块、脉冲模块、光学混频器和平衡探测单元集成在同一个光子芯片上，在不影响系统探测的准确性和探测效率的前提下，实现了高度集成和小型化，极大程度上减小了测风激光雷达系统的体积，同时降低了系统的生产成本，为批量化生产提供了更大可能。
23、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种片上测风激光雷达系统，其特征在于，包括信号发射模块、信号接收模块和信号处理模块；
2.根据权利要求1所述的片上测风激光雷达系统，其特征在于，所述信号发射模块还包括掺饵光纤放大器；
3.根据权利要求2所述的片上测风激光雷达系统，其特征在于，所述信号发射模块还包括第一边缘耦合器；
4.根据权利要求2所述的片上测风激光雷达系统，其特征在于，还包括环形器；
5.根据权利要求4所述的片上测风激光雷达系统，其特征在于，所述信号接收模块还包括第二边缘耦合器；
6.根据权利要求1所述的片上测风激光雷达系统，其特征在于，脉冲模块包括第一移相器、第二移相器、第一耦合器和第二耦合器；
7.根据权利要求1所述的片上测风激光雷达系统，其特征在于，平衡探测单元包括第一平衡探测器和第二平衡探测器；
8.根据权利要求1所述的片上测风激光雷达系统，其特征在于，所述光学混频器包括90°光学混频器。
9.根据权利要求1所述的片上测风激光雷达系统，其特征在于，光子芯片的材料至少包括硅基底。
10.根据权利
...【技术特征摘要】
1.一种片上测风激光雷达系统，其特征在于，包括信号发射模块、信号接收模块和信号处理模块；
2.根据权利要求1所述的片上测风激光雷达系统，其特征在于，所述信号发射模块还包括掺饵光纤放大器；
3.根据权利要求2所述的片上测风激光雷达系统，其特征在于，所述信号发射模块还包括第一边缘耦合器；
4.根据权利要求2所述的片上测风激光雷达系统，其特征在于，还包括环形器；
5.根据权利要求4所述的片上测风激光雷达系统，其特征在于，所述信号接收模块还包括第二边缘耦合器；
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：万典，董家兴，龙鑫，蒋进新，
申请(专利权)人：上海孛璞半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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