本发明涉及激光雷达领域，具体涉及一种相干激光雷达和水流流速探测方法。
背景技术：
海流又称洋流，是海水因热辐射、蒸发、降水、冷缩等而形成密度不同的水团，再加上风应力、地转偏向力、引潮力等作用而大规模相对稳定的流动，它是海水的普遍运动形式之一，各水层中的洋流运动的方向和速度是海洋学的重要参数。洋流的运动与海上安全、海洋工程、海洋战争等都密切相关。
传统的海表面流测量方法有现场观测、立体摄影以及雷达探测。现场观测在一定的时间内得到一片小区域的数据，无法全面反映所测海域的真实海况，并且现场设备很难维护。同时，立体摄影获取海流信息的方法受限于仪器的载体并且受到环境的限制，黑夜或者有雾、有云的情况下，这种方法无法实施，而且立体摄影的后续处理手续十分复杂。
利用微波雷达观测海洋信息能克服以上方法的不足，但其存在微波系统庞大，并且由于海面波导效应，微波信号从上往下传输过程中，很难穿过海气界面，从而难以提供垂直剖面的流速信息。
基于多普勒原理的测风相干激光雷达已用于大气风场的探测，使用相干测风激光雷达测量大气风拨时，通过本振信号与大气回波信号拍频，将激光雷达频率减低至兆赫兹的射频，从而大大减低了频率检测的难度。相干探测相比于直接探测(例如基于法布里-帕罗干涉仪的直接探测)，其不需要鉴频器，也就不需要将激光器的中心频率锁定在鉴频器的陡峭边缘，因此光路简单。
相干激光雷达为了提高相干效率，对待测信号要求苛刻。目前相干激光雷达的待测信号波长已经从刚开始的1064纳米发展到了目前相对成熟的1.5微米甚至2.0微米，即一般利用红外波段的激光进行相干探测。
而在探测海洋洋流或其他水流的流速时，由于水分子对红外激光的吸收和散射强，对可见光波段激光吸收相对较弱。因此，为探测各水层的洋流或水流的流速，通常选用对水穿透能力强的可见光波段，而不是红外激光。
但是短波长的可见光波段激光进行相干探测时，对面型精度要求高，空间光路容易受到周围温度、压强和湿度变化的影响，稳定性差，因此短波长的激光不利于相干探测。
这就造成现有技术中，至今没人提出通过相干探测法探测洋流或水流流速的构思。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种相干激光雷达和水流流速探测方法，其利用相干探测法探测水流流速。
为达成上述目的，采用如下技术方案：
第一技术方案涉及一种相干激光雷达(100)，用于探测水流流速，其包括：第一激光器(1)，其产生第一激光；第一分束器(2)，其将第一激光分成两部分，其中一部分作为本振信号；第二激光器(3)，其产生第二激光，所述第二激光为泵浦激光；第二分束器(4)，其将第二激光分成两部分；脉冲调制模块(5)，其将第一激光的另一部分进行脉冲调制，并生成与本振信号具有频差且达到发射要求的探测信号；发射接收模块(6)，其发射探测信号并接收回波信号；第一波分复用器(7)，其将本振信号与第二激光的一部分耦合成第一混频信号；第二波分复用器(8)，其将回波信号与第二激光另一部分耦合成第二混频信号；频率转换模块(9)，其对第一混频信号和第二混频信号进行频率下转换及滤波处理并相应地输出第一待测信号和第二待测信号；3db分束器(10)，其对第一待测信号和第二待测信号进行混频处理；相干探测器(11)，其对混频后的第一待测信号和第二待测信号进行相干拍频并输出电信号；和数据处理模块(12)，其将所述电信号转换成数字信号并进行处理得到水流流速。
第二技术方案基于第一技术方案，其中，所述脉冲调制模块(5)包括：脉冲调制器(51)，其将连续的第一激光斩成脉冲激光；声光频移器(52)，其对脉冲激光进行频移处理；和放大器(53)，其对声光频移器(52)输出的信号进行放大形成所述的探测信号。
第三技术方案基于第一技术方案，其中，所述的发射接收模块(6)采用收发分离结构或收发同轴结构；当采用收发分离结构时，所述发射接收模块(6)包括发射望远镜(61)和接收望远镜(62)；所述发射望远镜(61)用于接收脉冲调制模块(5)发送的探测信号并发射；所述接收望远镜(62)用于接收回波信号并发送到第二波分复用器(8)；当采用收发同轴结构时，所述发射接收模块(6)包括环形器(63)和收发望远镜(64)；环形器(63)的第一通道用于接收脉冲调制模块(5)发送的探测信号，并发送至收发望远镜(64)；环形器(63)的第二通道用于接收收发望远镜(64)发送的回波信号，并发送至第二波分复用器(8)；所述收发望远镜(64)用于发射探测信号和接收回波信号。
第四技术方案基于第一技术方案，其中，所述频率转换模块(9)包括：非线性波导(91)，其用于对第一混频信号和第二混频信号进行频率下转换并相应输出第一换频信号和第二换频信号；第一滤波器(92)，其用于对第一换频信号进行滤波处理并输出第一待测信号；和第二滤波器(93)，其用于对第二换频信号进行滤波处理并输出第二待测信号。
第五技术方案基于第四技术方案，其中，所述非线性波导(91)选用带温度调节装置的双通道周期极化铌酸锂波导。
第六技术方案基于第一技术方案，其中，所述3db分束器(10)设有两个输出端；所述相干探测器(11)为平衡探测器；所述3db分束器(10)的两个输出端分别连接所述平衡探测器的两个输入端。
第七技术方案涉及一种水流流速探测方法，其包括：将第一激光的一部分作为本振信号与第二激光的一部分混频形成第一混频信号；将第一激光另一部分进行脉冲调制并最后形成探测信号发射至水面；接收水面回波信号并与第二激光的另一部分混频形成第二混频信号；第一混频信号和第二混频信号经频率下转换和滤波得到第一待测信号和第二待测信号；对第一待测信号和第二待测信号进行相干探测并转换成电信号；基于所述电信号进行数据处理并获得水流流速；其中，第一激光波长位于对水穿透能力强的波段；第二激光为泵浦激光；第一待测信号波长和第二待测信号波长位于易进行相干探测的波段。
第八技术方案基于第七技术方案，其中，所述第一激光位于可见光波段；所述第二激光为波长1064纳米的泵浦激光；所述第一待测信号和第二待测信号波长为1500纳米。
第九技术方案基于第七技术方案，其中，当探测垂直方向上的湍流流速时，探测信号相对水平面入射角等于或接近零度；当探测不同水层的水流流速时，探测信号相对水平面入射角大于零度小于九十度。
第十技术方案基于第七技术方案，其中，对第一激光另一部分进行脉冲调制包括对其进行脉冲编码；在数据处理时对所述脉冲编码进行解码。
相对于现有技术，上述方案具有的如下有益效果：
第一技术方案中，通过将第一激光和第二激光混频后进行频率下转换，使基于波长较短的第一激光的本振信号和回波信号转换为波长较长的第一待测信号和第二待测信号，从而有利于进行相干拍频。因此，第一技术方案中公开的相干激光雷达，能够用基于波长较短的可见光的探测信号探测各水层水流流速，还能够将本振信号和回波信号转换为基于波长较长的红外光的第一待测信号和第二待测信号进行相干拍频，从而实现了利用相干探测探测水流流速的问题。
第一技术方案中，各水层的水流流速，可通过扫描激光获得，从而得以重建流向和流速的垂直廓线。
第一技术方案中，所有光路均可采用光纤结构，因此第一技术方案公开的相干激光雷达结构紧凑，系统的稳定性强、集成度高，适合于在恶劣工况下工作，包括高盐、高水汽浓度的海洋环境，也有利于搭载于各类平台上。
第一技术方案中，本振信号和回波信号与同一个第二激光器发出的第二激光混频，有利于相干探测前的最佳波前匹配。
第一技术方案中，探测信号与本振信号具有频差，能够有效区分多普勒频移的正负，从而实现对水流流向的测量。
第二技术方案中，通过放大器对声光频移器输出的信号进行放大从而使探测信号强度达到发射要求。
第三技术方案中，如果采用收发同轴结构，有利于提高系统集成度。
第四技术方案中，非线性波导基于光混频原理进行波长转换，能够产生具有新的波长的换频信号，而换频信号保留了本振信号和回波信号的相位和幅度信息，是目前唯一能够严格实现透明的波长转换方式。换频信号的频率和相位是本振信号或回波信号与泵浦激光的相位和频率的线性组合，即换频信号的波长等于第一激光的波长与第二激光波长的和，从而实现了频率下转换。
第四技术方案中，通过第一滤波器和第二滤波器得以滤除第一换频信号和第二换频信号中的拉曼噪声、第二激光中的非线性噪声等，从而提高了第一待测信号和第二待测信号的光谱纯度。
第五技术方案中，通过采用带温度调节装置的双通道周期极化铌酸锂波导，从而对第一混频信号和第二混频信号同时进行频率下转换，进一步实现了相干探测前的最佳波前匹配。通过温度调节装置，得以调节周期极化铌酸锂波导的温度，实现回波信号和本振信号到红外波段的最高效的转换。
第六技术方案中，通过采用平衡探测器，提高了接收灵敏度，提高了对光信号的利用率，并抵消掉了大部分噪声，从而提高了信噪比。
第七技术方案与第一技术方案的效果相同。
第八技术方案中，第一激光采用可见光，第二激光采用波长1064纳米的泵浦激光能够将第一待测信号和第二待测信号波长设定至1500纳米，从而便以传输，得以利用成熟的光通讯器件，更有利于实现全光纤结构，提高系统的集成度。
第九技术方案中，给出了测量湍流流速和层流流速的探测信号发射方法，得以实现对水流中湍流和层流的测量。
第十技术方案中，通过对第一激光进行脉冲编码，再在数据处理时进行解码，可以提高相干探测的信噪比。
附图说明
为了更清楚地说明实施例的技术方案，下面简要介绍所需要使用的附图：
图1为实施例一中相干激光雷达的结构图；
图2为实施例二中相干激光雷达的结构图。
主要附图标记说明：
相干激光雷达100；
第一激光器1；第一分束器2；第二激光器3；第二分束器4；脉冲调制模块5，脉冲调制器51，声光频移器52，放大器53；发射接收模块6，发射望远镜61，接收望远镜62，环形器63，收发望远镜64；第一波分复用器7，第二波分复用器8；频率转换模块9，非线性波导91，第一滤波器92，第二滤波器93；3db分束器10，相干探测器11；数据处理模块12，模数转换器121，数据处理器122。
具体实施方式
权利要求书和说明书中，除非另有限定，术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
权利要求书和说明书中，除非另有限定，术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意为“包含但不限于”。
下面将结合附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一：
参见图1，图1示出了实施例一中相干激光雷达100的结构。如图1所示，本实施例的相干激光雷达100包括第一激光器1、第一分束器2、第二激光器3、第二分束器4、脉冲调制模块5、发射接收模块6、第一波分复用器7、第二波分复用器8、频率转换模块9、3db分束器10、相干探测器11和和数据处理模块12。
其中，第一激光器1产生第一激光，这里的第一激光的波长位于对水穿透能力强的波段，对水穿透能力强的波段包括对水具有穿透力的紫外波段、可见光波段和近红外波段，优选为可见光波段。第一激光为连续激光。第一激光器1具有rin噪声低、线宽窄、频率稳定性高的特点。其激光功率经调制后应当能够达到发射要求。
第一分束器2具有一个输入端和两个输出端，其输入端与第一激光器1连接。第一分束器2用于将第一激光分成两部分，其中第一输出端连接第一波分复用器7的第二输入端，用于将第一激光的第一部分作为本振信号输出至第一波分复用器7。第一分束器2分出的作为本振信号的激光应进行功率优化。
第二激光器3产生第二激光。这里的第二激光为泵浦激光，因此第二激光器3为泵浦激光器。第二激光的波长可以位于可见光波段、近红外波段或红外波段。本实施例中第二激光优选为波长为1064纳米的泵浦激光。
第二分束器4具有一个输入端和两个输出端，其输入端与第二激光器3连接。第二分束器4用于将第二激光分成两部分。
脉冲调制模块5包括脉冲调制器51、声光频移器52和放大器53。
其中，脉冲调制器51的输入端接第一分束器2的第二输出端，用于引入第一激光的第二部分。脉冲调制器51将作为连续激光的第一激光的第二部分斩成具有一定脉冲宽度和重复频率的脉冲激光。为了提高相干探测的信噪比，脉冲调制器51的脉冲调制包括对脉冲激光进行脉冲编码，编码的位数以及编码的方式可以根据需求利用现有技术进行调整。
声光频移器52的输入端连接脉冲调制器51的输出端。声光频移器52用于对脉冲激光的频率进行频移，使其与本振信号的频率形成一定的频差，以能够有效区分多普勒频移的正负，从而实现对水流流向的测量。
放大器53的输入端连接声光频移器52的输出端。放大器53用于对声光频移器52输出的信号进行放大，以形成符合发射能量要求的探测信号。
发射接收模块6用于发射探测信号并接收回波信号。本实施例中，发射接收模块6采用收发分离结构，即发射接收模块6包括发射望远镜61和接收望远镜62。发射望远镜61与接收望远镜62并列设置，且轴线平行。
其中，发射望远镜61输入端与放大器53的输出端连接，用于接收放大器53发送的探测信号，并将探测信号发射至水面。当测量垂直方向上的水流湍流流速时，探测信号的发射方式选择相对水平面入射角为零度或接收零度；当测量不同水层的水流流向时，探测信号的发射方式选择相对水平面入射角大于零度小于九十度。
接收望远镜62的输出端与第二波分复用器8的第二输入端连接。接收望远镜62用于接收水面的回波信号，并发送至第二波分复用器8。
第一波分复用器7的第一输入端连接第二分束器4的第一输出端，用于接收第二激光的第一部分；第一波分复用器7的第二输入端连接第一分束器2的第一输出端，用于接收本振信号。第一波分复用器7用于将本振信号和第二激光的第一部分汇合，并形成第一混频信号耦合至一条光纤中传输。
第二波分复用器8的第一输入端连接第二分束器4的第二输出端，用于接收第二激光的第二部分；第二波分复用器8的第二输入端连接接收望远镜62，用于接收回波信号。第二波分复用器8用于将回波信号和第二激光的第二部分汇合，并形成第二混频信号耦合至一条光纤中传输。
频率转换模块9，用于对第一混频信号和第二混频信号进行频率下转换及滤波处理并相应地输出第一待测信号和第二待测信号。频率转换模块9包括非线性波导91、第一滤波器92和第二滤波器93。
其中，非线性波导91用于对第一混频信号和第二混频信号进行频率下转换并相应输出第一换频信号和第二换频信号。本实施例中，非线性波导选用带温度调节装置的双通道周期极化铌酸锂波导。其中，双通道周期极化铌酸锂波导的第一通道的输入端与第一波分复用器7的输出端连接，用于接收第一混频信号并对第一混频信号进行频率下转换输出第一换频信号；双通道周期极化铌酸锂波导的第二通道的输入端与第二波分复用器8的输出端连接，用于接收第二混频信号并对第二混频信号进行频率下转换输出第二换频信号。其中，由于基于光混频原理进行波长转换，第一换频信号的波长为第一激光的波长与第二激光的波长的和，本实施例中，第一换频信号的波长为有利于利用现有成熟的相干拍频探测仪器的1500纳米；同理，第二换频信号的波长也为1500纳米。由于采用光混频原理进行波长转换，第一换频信号与第二换频信号保留了本振信号与回波信号的相位和幅度信息。由于该双通道周期极化铌酸锂波导具有温度调节装置，其得以通过调节周期极化铌酸锂波导的温度，实现回波信号和本振信号到红外波段的最高效的转换。第一换频信号和第二换频信号位于红外波段，避免了短波长激光拍频而导致的对面型精度要求高，空间光路容易受到周围温度、压强和湿度变化的影响，稳定性差的缺陷。
本实施例通过将本振信号与回波信号与由一个第二激光器3发出的第二激光混频，并使用双通道周期极化铌酸锂波导对两个混频信号同时进行换频，有利于实现在相干探测前的最佳波前匹配。
第一滤波器92的输入端与双通道周期极化铌酸锂波导的第一通道的输出端连接，用于对第一换频信号进行滤波处理并输出有较高光谱纯度的第一待测信号，第一待测信号即为待测本振信号。第二滤波器93的输入端与双通道周期极化铌酸锂波导的第二通道的输出端连接，用于对第二换频信号进行滤波处理并输出有较高光谱纯度的第二待测信号，第二待测信号即为待测回波信号。本实施例中，通过第一滤波器92和第二滤波器93得以滤除第一换频信号和第二换频信号中的拉曼噪声、第二激光中的非线性噪声等，从而提高了第一待测信号和第二待测信号的光谱纯度。
3db分束器10用于对第一待测信号和第二待测信号进行混频处理。本实施例中，3db分束器10具有两个输入端和两个输出端。其第一输入端与第一滤波器92的输出端连接，用于接收第一待测信号，其第二输入端与第二滤波器93的输出端连接，用于接收第二待测信号。本实施例中的3db分束器将第一待测信号和第二待测信号进行混频处理后，分成相等的两份输出至两个输出端。
相干探测器11用于对混频后的第一待测信号和第二待测信号进行相干拍频并输出电信号。本实施例中，相干探测器11采用平衡探测器，其具有两个输入端和第一输出端。其两个输入端分别与3db分束器的两个输出端连接，其输出端用于输出电信号。相干探测器11采用平衡探测器，提高了接收灵敏度，显著消除了接收机噪声和电子线路噪声对弱光信号检测的影响，提高了对光信号的利用率，并抵消掉了大部分噪声，从而提高了信噪比。
数据处理模块12用于将相干探测器11输出的电信号转换为数字信号并进行处理得到水流流速。本实施例中，数据处理模块12包括模块转换器121和数据处理器122。模数转换器121利用现有技术将电信号转换成数字信号。数据处理器122用于对数字信号进行数据处理，其数据处理方法包括对脉冲进行解码以及基于时域的高速傅里叶变换从而提取频移信号，并基于频移信号得到水流流速。
本实施例的相干激光雷达100将第一激光和第二激光混频后进行频率下转换，使基于波长较短的第一激光的本振信号和回波信号转换为波长较长的第一待测信号和第二待测信号，从而有利于进行相干拍频。因此，其能够用基于波长较短的可见光的探测信号探测各水层水流流速，还能够将本振信号和回波信号转换为基于波长较长的红外光的第一待测信号和第二待测信号进行相干拍频，从而实现了利用相干探测探测水流流速的问题。
本实施例所有光路均可采用光纤结构，因此相干激光雷达100结构紧凑，系统的稳定性强、集成度高，适合于在恶劣工况下工作，包括高盐、高水汽浓度的海洋环境，也有利于搭载于各类平台上(例如船舶或卫星)。
采用本实施例中的相干激光雷达100进行水流流速探测的方法如下：
通过第一波分复用器7对第一激光器1产生的第一激光经第一分束器2分出的本振信号和第二激光器2产生的第二激光经第二分束器4分出的一部分进行混频形成第一混频信号；
通过脉冲调制模块5对第一激光器1产生的第一激光经第一分束器2分出的另一部分进行脉冲调制、频移和放大，最后形成探测信号，并利用发射望远镜61发射至水面；如测量湍流流速，则发射时探测信号相对水平面入射角等于或接近零度；如测量不同水层的水流流速，则发射时探测信号相对水平面入射角大于零度小于九十度；
通过接收望远镜62接收水面的回波信号，并通过第二波分复用器8与第二激光器2产生的第二激光经第二分束器分出的另一部分进行混频得到第二混频信号；
第一混频信号和第二混频信号通过频率转换模块9进行频率下转换和滤波处理得到第一待测信号和第二待测信号；
通过3db分束器10和相干探测器11对第一待测信号和第二待测信号进行相干探测并转换成电信号；
通过数据处理模块12将电信号转换成数字信号并进行数据处理并获得水流流速；其中，数据处理方法包括对脉冲进行解码以及基于时域的高速傅里叶变换从而提取频移信号，并基于频移信号得到水流流速。
本实施例中，不同水层的水流流速，可以通过扫描激光获得，从而得以重建水流流速的垂直廓线。
经过以上对水流流速探测方法的介绍可知，本实施例中的相干激光雷达100及相关的水流流速探测方法能够利用相干探测法探测水流流速。
实施例二：
参见图2，图2示出了实施例二中的相干激光雷达100。如图2所示，实施例二与实施例一唯一的不同在于相干激光雷达100的发射接收模块6。在实施例二中，发射接收模块6采用收发同轴结构，其包括环形器63和收发望远镜64。
其中，环形器63的a端和b端之间形成第一通道；环形器63的b端和c端之间形成第二通道。环形器63的第一通道与放大器53的输出端和收发望远镜64连接，用于接收放大器53发送的探测信号，并发送至收发望远镜64；环形器63的第二通道与收发望远镜64和第二波分复用器8的第二输入端连接，用于接收收发望远镜64发送的回波信号，并发送至第二波分复用器8。
收发望远镜64用于发射探测信号和接收回波信号。上述收发同轴结构的发射接收单元6属于现有技术，在此不再赘述。采用收发同轴结构，有利于提高系统集成度。
同样，实施例二中的相干激光雷达100探测水流流速的方法与实施例一中的相干激光雷达100探测水流流速的方法并无显著不同，只是在与发射接收模块6的结构相关的部分上略有不同，即由收发望远镜64发射探测信号和接收回波信号，而非由发射望远镜63发射探测信号再由接收望远镜62接收回波信号。因此，实施例二中的相干激光雷达100及相关的水流流速探测方法也能够利用相干探测法探测水流流速。
上述说明书和实施例的描述，用于解释本发明保护范围，但并不构成对本发明保护范围的限定。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
1.一种相干激光雷达(100)，用于探测水流流速，其特征是，包括：
第一激光器(1)，其产生第一激光；
第一分束器(2)，其将第一激光分成两部分，其中一部分作为本振信号；
第二激光器(3)，其产生第二激光，所述第二激光为泵浦激光；
第二分束器(4)，其将第二激光分成两部分；
脉冲调制模块(5)，其将第一激光的另一部分进行脉冲调制，并生成与本振信号具有频差且达到发射要求的探测信号；
发射接收模块(6)，其发射探测信号并接收回波信号；
第一波分复用器(7)，其将本振信号与第二激光的一部分耦合成第一混频信号；
第二波分复用器(8)，其将回波信号与第二激光另一部分耦合成第二混频信号；
频率转换模块(9)，其对第一混频信号和第二混频信号进行频率下转换及滤波处理并相应地输出第一待测信号和第二待测信号；
3db分束器(10)，其对第一待测信号和第二待测信号进行混频处理；
相干探测器(11)，其对混频后的第一待测信号和第二待测信号进行相干拍频并输出电信号；和
数据处理模块(12)，其将所述电信号转换成数字信号并进行处理得到水流流速。
2.如权利要求1所述的一种相干激光雷达(100)，其特征是，所述脉冲调制模块(5)包括：脉冲调制器(51)，其将连续的第一激光斩成脉冲激光；
声光频移器(52)，其对脉冲激光进行频移处理；和
放大器(53)，其对声光频移器(52)输出的信号进行放大形成所述的探测信号。
3.如权利要求1所述的一种相干激光雷达(100)，其特征是：
所述的发射接收模块(6)采用收发分离结构或收发同轴结构；
当采用收发分离结构时，所述发射接收模块(6)包括发射望远镜(61)和接收望远镜(62)；
所述发射望远镜(61)用于接收脉冲调制模块(5)发送的探测信号并发射；所述接收望远镜(62)用于接收回波信号并发送到第二波分复用器(8)；
当采用收发同轴结构时，所述发射接收模块(6)包括环形器(63)和收发望远镜(64)；
环形器(63)的第一通道用于接收脉冲调制模块(5)发送的探测信号，并发送至收发望远镜(64)；环形器(63)的第二通道用于接收收发望远镜(64)发送的回波信号，并发送至第二波分复用器(8)；所述收发望远镜(64)用于发射探测信号和接收回波信号。
4.如权利要求1所述的一种相干激光雷达(100)，其特征是，所述频率转换模块(9)包括：
非线性波导(91)，其用于对第一混频信号和第二混频信号进行频率下转换并相应输出第一换频信号和第二换频信号；
第一滤波器(92)，其用于对第一换频信号进行滤波处理并输出第一待测信号；和
第二滤波器(93)，其用于对第二换频信号进行滤波处理并输出第二待测信号。
5.如权利要求4所述的一种相干激光雷达(100)，其特征是，所述非线性波导(91)选用带温度调节装置的双通道周期极化铌酸锂波导。
6.如权利要求1所述的一种相干激光雷达(100)，其特征是，所述3db分束器(10)设有两个输出端；所述相干探测器(11)为平衡探测器；所述3db分束器(10)的两个输出端分别连接所述平衡探测器的两个输入端。
7.一种水流流速探测方法，其特征是，包括：
将第一激光的一部分作为本振信号与第二激光的一部分混频形成第一混频信号；
将第一激光另一部分进行脉冲调制并最后形成探测信号发射至水面；
接收水面回波信号并与第二激光的另一部分混频形成第二混频信号；
第一混频信号和第二混频信号经频率下转换和滤波得到第一待测信号和第二待测信号；
对第一待测信号和第二待测信号进行相干探测并转换成电信号；
基于所述电信号进行数据处理并获得水流流速；
其中，第一激光波长位于对水穿透能力强的波段；第二激光为泵浦激光；第一待测信号波长和第二待测信号波长位于易进行相干探测的波段。
8.如权利要求7所述的一种水流流速探测方法，其特征是：所述第一激光位于可见光波段；
所述第二激光为波长1064纳米的泵浦激光；所述第一待测信号和第二待测信号波长为1500纳米。
9.如权利要求7所述的一种水流流速探测方法，其特征是：
当探测垂直方向上的湍流流速时，探测信号相对水平面入射角等于或接近零度；
当探测不同水层的水流流速时，探测信号相对水平面入射角大于零度小于九十度。
10.如权利要求7所述的一种水流流速探测方法，其特征是：对第一激光另一部分进行脉冲调制包括对其进行脉冲编码；在数据处理时对所述脉冲编码进行解码。
技术总结