CN115980710B - 基于电光调制的差分吸收激光雷达发射装置及激光雷达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电光调制的差分吸收激光雷达发射装置及激光雷达，属于激光雷达技术领域。本发明创新性地使用一个激光器，利用电光调制器调制激光，产生两个边频。通过调制边频带完成锁频，对边频带进行两次调制，获得在线波长和离线波长，进而完成只使用一个激光器完成差分吸收的目的，同时频率保持稳定，增加了两个边带，在激光峰值功率受限的情况，激光携带能量增加。与现有的差分吸收技术中只是需要两个激光器相比，本发明可以减少一个激光器的使用，从而大幅降低装置成本。同时，只采用一个激光器能够避免现有方法中采用两个种子激光器之间相对漂移引起的测量误差，从而提高测量精度。

Description

基于电光调制的差分吸收激光雷达发射装置及激光雷达

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，尤其涉及基于电光调制的差分吸收激光雷达发射装置及激光雷达。

背景技术

激光雷达作为一种气体浓度主动探测方式，具有精度高，不受观测时间限制的优点。差分吸收激光雷达(DIAL)是目前用于大气气体遥感的最成熟的激光雷达技术。其原理是通过主动出射两束不同波长的脉冲，其中一束位于待测气体吸收线的中心，称为在线波长、on波长；另一束与on波长靠近但位于待测气体几乎不吸收的位置，称为离线波长、off波长，两束激光在大气中经历不同程度的吸收，并被分子或气溶胶散射后接收。根据待测气体对两束激光的吸收程度不同，通过分析大气后向散射信号的比值可反演出待测气体浓度。

如图1所示，现有技术中，DIAL装置工作原理：两个连续波激光器cw1，cw2分别发射on波长和off波长的光，在光开关OS进行切换，通过分束器BS将光分成两束一部分直接进入BD平衡探测器为本振光，另一部分经过声光调制器AOM切成脉冲光，再由掺铒光纤放大器EDFA，从镜筒中出去和接收，接收信号经过环形器与参考光在平衡探测器BD拍频后转化为模拟电信号，最后到采集卡，输出至电脑端。

本申请的发明人发现：现有技术中，差分吸收技术需要两个激光器，且频率不稳定。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明创新性地使用一个激光器，利用电光调制器调制光，产生两个边频。通过调制边频带完成锁频，对边频带进行两次调制，获得在线波长和离线波长，进而完成只使用一个激光器完成差分吸收的目的，同时频率保持稳定，增加了两个边带，在激光峰值功率受限的情况，激光携带能量增加。

一种基于电光调制的差分吸收激光雷达发射装置，包括：连续光源、电光调制器、信号发生装置、声光调制器、放大器和光学收发装置；其中：

所述连续光源为波长可调谐光源，用于输出预定波长的连续的载波信号，所述预定波长为选定的待测气体的一个吸收峰对应的波长λ _on ；

所述信号发生装置用于输出预定的调制信号到所述电光调制器；

所述电光调制器用于根据接收的调制信号对载波信号调制，产生与待测气体吸收波长和参考波长对应的信号；

所述声光调制器用于将所述电光调制器输出的信号转换为脉冲光信号；

所述放大器用于将所述声光调制器输出的脉冲光信号放大；

所述光学收发装置用于将所述放大器输出的信号准直后输出到待测气体中，并接收待测气体返回的回波信号；

其中，所述预定的调制信号为on调制信号或off调制信号；所述电光调制器用于根据接收的调制信号对载波信号调制，产生与待测气体吸收波长和参考波长对应的信号，包括：

电光调制器用于根据接收的on调制信号对载波信号调制，产生与待测气体吸收波长对应的第一on边频信号和第二on边频信号；第一on边频信号和第二on边频信号的频率对称分布在载波信号频率的两侧；第一on边频信号的中心波长为λ _on1，第二on边频信号的中心波长为λ _on2；

电光调制器还用于根据接收的off调制信号对载波信号调制，产生与待测气体参考波长对应的第一off边频信号和第二off边频信号；第一off边频信号和第二off边频信号的频率对称分布在载波信号频率的两侧；第一off边频信号的中心波长为λ _off1，第二off边频信号的中心波长为λ _off2。

进一步地，所述调制信号为余弦信号或正弦信号，所述第一on边频信号和第二on边频信号的频率分别为ω₀-ω _m1和ω₀+ω _m1，其中ω _m1为on调制信号的频率，ω₀为载波信号的频率；所述第一off边频信号和第二off边频信号的频率分别为ω₀-ω _m2和ω₀+ω _m2，其中ω _m2为off调制信号的频率。

进一步地，所述调制信号的频率根据待测气体的浓度确定；若待测气体为二氧化碳，则当待测气体浓度大于500ppm时，通过调整on调制信号的频率，增大第一on边频信号的中心波长λ _on1或第二on边频信号的中心波长λ _on2与待测气体的吸收峰λ _on 的差值；若待测气体为二氧化碳，则当待测气体浓度为300ppm~500ppm时，通过调整on调制信号的频率，减小第一on边频信号的中心波长λ _on1或第二on边频信号的中心波长λ _on2与待测气体的吸收峰λ _on 的差值。

进一步地，所述的基于电光调制的差分吸收激光雷达发射装置，还包括：分束器和光谱仪；所述分束器用于将所述电光调制器输出的第一on边频信号和第二on边频信号分为至少两路，一路输出到声光调制器中，另一路输出至光谱仪；所述光谱仪用于测量所述电光调制器输出的第一on边频信号和第二on边频信号的光谱信息，所述光谱信息包括频率；

还包括光源频率调整模块，用于获取所述光谱信息，并

根据所述光谱信息，判断第一on边频信号的中心波长λ _on1和第二on边频信号的中心波长λ _on2是否关于预定波长λ _on 对称；

若否，则调整连续光源的频率；

若是，则锁定连续光源的频率。

进一步地，所述的基于电光调制的差分吸收激光雷达发射装置，还包括：分束器和光谱仪；所述分束器用于将电光调制器输出的第一off边频信号和第二off边频信号分为至少两路，一路输出到声光调制器中，另一路输出至光谱仪；所述光谱仪用于测量所述电光调制器输出的第一off边频信号和第二off边频信号的光谱信息，所述光谱信息包括频率；

还包括光源频率调整模块，用于获取所述光谱信息，并

根据所述光谱信息，判断第一off边频信号的中心波长λ _off1和第二off边频信号的中心波长λ _off2是否关于预定波长λ _on 对称；

若否，则调整连续光源的频率；

若是，则锁定连续光源的频率。

进一步地，所述光学收发装置包括环形器和收发望远镜；

所述环形器用于将所述放大器输出的信号输出到所述收发望远镜，并输出所述收发望远镜接收到的回波信号；

所述收发望远镜用于将所述环形器输出的信号输出至待测气体，并接收待测气体返回的回波信号。

进一步地，所述光学收发装置包括发射望远镜和接收望远镜；

所述发射望远镜用于将所述放大器输出的信号输出到至待测气体；

所述接收望远镜用于接收待测气体返回的回波信号。

进一步地，所述电光调制器采用马赫曾德尔调制器或相位调制器；所述放大器为掺铒光纤放大器。

本发明还提供了一种相干激光雷达，包括前述的基于电光调制的差分吸收激光雷达发射装置，还包括平衡探测器、数据采集装置和数据处理装置；

所述分束器用于将所述电光调制器输出的信号分为三路，其中一路输出至所述平衡探测器；

所述光学收发装置还用于将接收到的回波信号输出至所述平衡探测器；

所述平衡探测器用于对输入的两路信号平衡探测；

所述数据采集装置用于将所述平衡探测器输出的模拟信号转换为数字信号；

所述数据处理装置用于对所述数字信号分析处理。

本发明还提供了一种直接探测激光雷达，其特征在于，包括前述的基于电光调制的差分吸收激光雷达发射装置，还包括光电探测器、数据采集装置和数据处理装置；

所述光学收发装置还用于将接收到的回波信号输出至所述光电探测器；

所述光电探测器用于将输入的信号转换为模拟信号；

所述数据采集装置用于将所述光电探测器输出的模拟信号转换为数字信号；

所述数据处理装置用于对所述数字信号分析处理。

本发明具有如下的优点：

（1）本发明仅采用一个激光器，通过调制频率的捷变频就能获得探测波长和参考波长。与现有的差分吸收技术中只是需要两个激光器相比，本发明可以减少一个激光器的使用，从而大幅降低装置成本。同时，只采用一个激光器能够避免现有方法中采用两个种子激光器之间相对漂移引起的测量误差，从而提高测量精度；

（2）本发明利用待测气体吸收线的对称性，当调制后两个边带信号强度相等时，可以完成出射激光相对待测气体曲线的频率精确锁定；

（3）本发明通过调制频率的捷变频获得探测波长λ _on1,λ _on2以及参考波长λ _off1和λ _off2，因此可以将出射激光能量提高，将出射功率提高至少两倍；

（4）由于捷变频的输入频率可调制，在线波长λ _on1或λ _on2相对于待测气体吸收线可以主动调节；当待测气体浓度较大时，可以选择距离中心位置较远处，从而减小吸收截面，避免信号饱和。当待测气体浓度较小时，可以选择距离中心位置较近处，从而增加吸收截面，增强信号强度，提高探测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为现有相关技术的结构框图；

图2为本发明实施例提供的差分吸收技术的原理图；

图3为激光雷达探测原理示意图；

图4为本发明实施例提供的装置的结构框图；

图5为本发明实施例提供的装置的原理图；

图6为本发明实施例提供的装置中电光调制部分的原理图；

图7为本发明实施例提供的装置的又一结构框图；

图8为本发明实施例提供的装置的另一结构框图；

图9为本发明实施例提供的装置的再一结构框图。

实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图2所示，差分吸收激光雷达(DIAL)探测技术为：激光雷达发射两束激光，一束位于待测气体分子吸收光谱吸收峰值λ _on ，另一束位于吸收谷底或无吸收处λ _off 。吸收峰值波长的激光光束λ _on 在大气传输过程被吸收气体所吸收，与λ _off 光束受到吸收气体作用不同，产生衰减差异。通过测量此差值得到气体浓度信息。λ _off 应与λ _on 波长相近。

如图3所示，激光雷达r处所探测的回波光子数：

(1)

其中，E为出射的单脉冲能量，η ₀为传输信号的光学效率，η _q 为量子效率，h为普朗克常数，A为望远镜面积，r表示距离，ν为出射频率。β(r)为气溶胶后向散射系数，T ²(r)为消光系数的函数，N(r)为光子数，△t为脉冲宽度，c为光速。

(2)

σ为消光系数。

回波光子数可以表示为波长的函数，不同波长所对应的回波光子数不同，故λ _on 和λ _off 所对应的回波光子数如下：

(3)

(4)

(5)

(6)

其中大气中消光系数包含多种组成部分，且认为除目标气体二氧化碳外其他均不变。

(7)

(8)

将(3)/(5)取对数可得：

(9)

当光遇到例如气溶胶等其他具有较大后向散射的障碍物时，回波光子数增加，则处于[r1,r2]之间的回波光子数为：

在r1处：

(10)

在r2处：

(11)

将(11)-(10)可得：

(12)

如图4和图5所示，本发明提供了一种基于电光调制的差分吸收激光雷达发射装置，包括：连续光源1、电光调制器2、信号发生装置3、声光调制器4、放大器5、光学收发装置6；其中：

连续光源1为波长可调谐光源，用于输出预定波长的连续的载波信号，所述预定波长λ _on 为选定的待测气体的一个吸收峰对应的波长；

信号发生装置3用于输出预定的调制信号到电光调制器2；其中，预定的调制信号为on调制信号或off调制信号；

电光调制器2用于根据接收的调制信号对载波信号调制，产生与待测气体吸收波长和参考波长对应的信号；

声光调制器4用于将电光调制器2输出的信号转换为脉冲光信号；

放大器5用于将声光调制器4输出的脉冲光信号放大；

优选的，放大器5为掺铒光纤放大器EDFA。

光学收发装置6用于将放大器5输出的信号准直后输出到待测气体中，并接收待测气体返回的回波信号；

电光调制器2用于根据接收的调制信号对载波信号调制，产生与待测气体吸收波长和参考波长对应的信号，包括：

电光调制器2用于根据接收的on调制信号对载波信号调制，产生第一on边频信号和第二on边频信号；第一on边频信号和第二on边频信号的频率对称分布在载波信号频率的两侧；第一on边频信号的中心波长为λ _on1，第二on边频信号的中心波长为λ _on2；

电光调制器2还用于根据接收的off调制信号对载波信号调制，产生第一off边频信号和第二off边频信号；第一off边频信号和第二off边频信号的频率对称分布在载波信号频率的两侧；第一off边频信号的中心波长为λ _off1，第二off边频信号的中心波长为λ _off2。

本发明中，只用一个连续激光器，通过电光调制器2将激光进行两次双边带调制，将两次的双边带作为吸收波长（在线波长）和参考波长（离线波长），后续操作与原来一致。

一个实施例中，光学收发装置包括环形器和收发望远镜；环形器用于将放大器5输出的信号输出到收发望远镜，并输出收发望远镜接收到的回波信号；收发望远镜用于将环形器输出的信号输出至待测气体，并接收待测气体返回的回波信号。

在另一实施例中，光学收发装置包括发射望远镜和接收望远镜；发射望远镜用于将放大器5输出的信号输出到至待测气体；接收望远镜用于接收待测气体返回的回波信号。

电光调制器2（EOM）可以是马赫曾德尔调制器(MZM)、相位调制器等，只要能产生多个边频的电光调制器2均适用于本发明。下面，结合图6，以马赫曾德尔调制器（MZM）为例对本发明的原理进行说明。

马赫曾德尔调制器(MZM)是一个基于铌酸锂材料的两个相位调制器所构成的干涉仪，其具有良好的稳定性和更大的工作带宽。光波进入MZM中后被分成上下两束等比例光波，通过改变上下两路所加的射频驱动信号的电压，对两路进行不同相位附加的相位调制，最后耦合成一路信号。

电光调制原理为：

E_in(t)=E₀cosω₀t （13）

（14）

(15)

(16)

输入光波为E_in进入MZM中会受到调制电压V调制成E_out。调制电压V由V _DC 直流偏置电压和V _m cos(ω _m t)微波调制电压所组成，ω _m 为微波调制圆频率，ω₀为载波信号的频率，C为π·V _m /2V _π 调制深度，V _π 为MZM的半波电压，，为直流偏置电压V _DC 导致的相位，将式(15)代入到式(14)中得：

(17)

再将式(17)按贝塞尔函数展开保留一阶可得到光载频和两个边频带：

(18)。

如图6所示，从调幅波频谱中可见，电光调制可以产生两个对称的边频带。

所述调制信号为余弦信号或正弦信号。两个边频信号的频率为ω₀-ω _m 和ω₀+ω _m ；其中，ω _m 为调制信号的频率，ω₀为载波信号的频率，即连续光源输出的激光频率。具体的，两个on边频信号的频率分别为ω₀-ω _m1和ω₀+ω _m1；其中，ω _m1为on调制信号的频率，ω₀为载波信号的频率。两个off边频信号的频率分别为ω₀-ω _m2和ω₀+ω _m2，其中ω _m2为off调制信号的频率。

λ _on1或λ _on2与待测气体的吸收峰λ _on 的波长差小于0.03nm。

在一个实施例中，调制信号的频率根据待测气体的浓度确定；当待测气体浓度较大时（以待测气体为二氧化碳为例，浓度值大于500ppm），通过调整on调制信号的频率，增大λ _on1或λ _on2与待测气体的吸收峰λ _on 的差值；当待测气体浓度较小时（对于二氧化碳，浓度在300~500ppm范围内），通过调整on调制信号的频率，减小λ _on1或λ _on2与待测气体的吸收峰λ _on 的差值。由于捷变频的输入频率可调制，在线波长λ _on1或λ _on2相对于待测气体吸收线可以主动调节。当待测气体浓度较大时，可以选择距离中心位置较远处，从而减小吸收截面，避免信号饱和。当待测气体浓度较小时，可以选择距离中心位置较近处，从而增加吸收截面，增强信号强度，提高探测效率。

如图7、图8、图9所示，装置还包括分束器21（BeamSplitter, BS）和光谱仪7；所述分束器21用于将电光调制器2输出的信号分为至少两路，一路输出到声光调制器4中，另一路输出至光谱仪7。

光谱仪7用于测量电光调制器2输出的第一on边频信号和第二on边频信号的光谱信息，所述光谱信息包括频率；

所述装置还包括光源频率调整模块，用于获取光谱仪7测量到的第一on边频信号和第二on边频信号的光谱信息，并根据所述光谱信息，判断第一on边频信号的中心波长λ _on1和第二on边频信号的中心波长λ _on2是否关于预定波长λ _on 对称；若否，则调整连续光源的频率；若是，则锁定连续光源的频率。

光谱仪7还用于测量电光调制器2输出的第一off边频信号和第二off边频信号的光谱信息，所述光谱信息包括频率；

所述光源频率调整模块，还用于获取光谱仪7测量到的第一off边频信号和第二off边频信号的光谱信息，并根据所述光谱信息，判断第一off边频信号的中心波长λ _off1和第二off边频信号的中心波长λ _off2是否关于预定波长λ _on 对称；若否，则调整连续光源的频率；若是，则锁定连续光源的频率。

相应地，本发明提供了一种光源频率锁定方法，所述光源频率锁定方法包括：

S1、电光调制器2根据接收的on调制信号对载波信号调制，产生第一on边频信号和第二on边频信号；

S2、根据光谱仪7测量得到的数据，判断第一on边频信号的波长λ _on1和第二on边频信号的波长λ _on2是否关于预定的波长λ _on 对称；

若否，则执行步骤S3，若是，则执行步骤S4；

S3、调整连续光源1的频率，并重复上一步骤S2；

S4、锁定连续光源1的频率。

所述光源频率锁定方法还包括：

S10、电光调制器2根据接收的off调制信号对载波信号调制，产生第一off边频信号和第二off边频信号；

S20、根据光谱仪7测量得到的数据，判断第一off边频信号的波长λ _off1和第二off边频信号的波长λ _off2是否关于预定的波长λ _on 对称；

若否，则执行步骤S30，若是，则执行步骤S40；

S30、调整连续光源1的频率，并重复上一步骤S20；

S40、锁定连续光源1的频率。

连续光源1为可调谐光源，也称为扫频激光器。

具体的，如图5所示，通过光谱仪7检查调制后的光所产生的两个边频带是否是对称的，当激光对待测气体进行探测时，通过扫频激光器，不断调试，使得两个边频带吸收相同，由于气体吸收线和两边频吸收带是对称的，当两个边频带吸收相同时，此时为t₁处，充当在线波长，即on波长，载频分量对应吸收截面最大值处，保持其对应位置不变，载频分量稳定不变，从而达到锁频的目的。之后我们调节驱动信号频率使得两个边频带位于t₂处，充当离线波长，即off波长。

在一个实施例中，如图7、图8所示，本发明还提供了一种相干激光雷达，包括前述装置，还包括平衡探测器8（BD）、数据采集装置9和数据处理装置10；

分束器21用于将电光调制器2输出的信号分为三路，其中一路输出至平衡探测器8。分束器21也可以为耦合器。

光学收发装置6还用于将接收到的回波信号输出至平衡探测器8；

平衡探测器8用于对输入的两路信号平衡探测；

数据采集装置9用于将平衡探测器8输出的模拟信号转换为数字信号；

数据处理装置10用于对所述数字信号分析处理。

如图8所示，数据处理装置10可以是计算机。

在一个实施例中，如图9所示，本发明还提供了一种直接探测激光雷达，包括前述装置，还包括光电探测器11、数据采集装置9和数据处理装置10；

光学收发装置6还用于将接收到的回波信号输出至光电探测器11；

光电探测器11用于将输入的信号转换为模拟信号；

数据采集装置9用于将光电探测器11输出的模拟信号转换为数字信号；

数据处理装置10用于对所述数字信号分析处理。

本发明仅采用一个激光器，通过调制频率的捷变频就能获得探测波长和参考波长。与现有的差分吸收技术中只是需要两个激光器相比，本发明可以减少一个激光器的使用，从而大幅降低装置成本。同时，只采用一个激光器能够避免现有方法中采用两个种子激光器之间相对漂移引起的测量误差，从而提高测量精度。

本发明利用待测气体吸收线的对称性，当调制后两个边带信号强度相等时，可以完成出射激光相对待测气体曲线的频率精确锁定。

本发明通过调制频率的捷变频获得探测波长λ _on1,λ _on2以及参考波长λ _off1和λ _off2，因此可以将出射激光能量提高，将出射功率提高至少两倍。

由于捷变频的输入频率可调制，在线波长λ _on1或λ _on2相对于待测气体吸收线可以主动调节。当待测气体浓度较大时，可以选择距离中心位置较远处，从而减小吸收截面，避免信号饱和。当待测气体浓度较小时，可以选择距离中心位置较近处，从而增加吸收截面，增强信号强度，提高探测效率。

以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于电光调制的差分吸收激光雷达发射装置，其特征在于，包括：连续光源、电光调制器、信号发生装置、声光调制器、放大器和光学收发装置；其中：

所述连续光源为波长可调谐光源，用于输出预定波长的连续的载波信号，所述预定波长为选定的待测气体的一个吸收峰对应的波长λ _on ；

所述信号发生装置用于输出预定的调制信号到所述电光调制器；

所述电光调制器用于根据接收的调制信号对载波信号调制，产生与待测气体吸收波长和参考波长对应的信号；

所述声光调制器用于将所述电光调制器输出的信号转换为脉冲光信号；

所述放大器用于将所述声光调制器输出的脉冲光信号放大；

所述光学收发装置用于将所述放大器输出的信号准直后输出到待测气体中，并接收待测气体返回的回波信号；

其中，所述预定的调制信号为on调制信号或off调制信号；所述电光调制器用于根据接收的调制信号对载波信号调制，产生与待测气体吸收波长和参考波长对应的信号，包括：

电光调制器用于根据接收的on调制信号对载波信号调制，产生与待测气体吸收波长对应的第一on边频信号和第二on边频信号；第一on边频信号和第二on边频信号的频率对称分布在载波信号频率的两侧；

电光调制器还用于根据接收的off调制信号对载波信号调制，产生与待测气体参考波长对应的第一off边频信号和第二off边频信号；第一off边频信号和第二off边频信号的频率对称分布在载波信号频率的两侧；

所述差分吸收激光雷达发射装置，还包括：分束器和光谱仪；所述分束器用于将所述电光调制器输出的第一on边频信号和第二on边频信号分为至少两路，一路输出到声光调制器中，另一路输出至光谱仪；所述光谱仪用于测量所述电光调制器输出的第一on边频信号和第二on边频信号的光谱信息，所述第一on边频信号和第二on边频信号的光谱信息包括频率；

还包括光源频率调整模块，用于获取所述第一on边频信号和第二on边频信号的光谱信息，并

根据所述第一on边频信号和第二on边频信号的光谱信息，判断第一on边频信号的中心波长λ _on1和第二on边频信号的中心波长λ _on2是否关于预定波长λ _on 对称；

若否，则调整连续光源的频率；

若是，则锁定连续光源的频率；

所述分束器还用于将电光调制器输出的第一off边频信号和第二off边频信号分为至少两路，一路输出到声光调制器中，另一路输出至光谱仪；所述光谱仪还用于测量所述电光调制器输出的第一off边频信号和第二off边频信号的光谱信息，所述第一off边频信号和第二off边频信号的光谱信息包括频率；

所述光源频率调整模块，用于获取所述第一off边频信号和第二off边频信号的光谱信息，并

根据所述第一off边频信号和第二off边频信号的光谱信息，判断第一off边频信号的中心波长λ _off1和第二off边频信号的中心波长λ _off2是否关于预定波长λ _on 对称；

若否，则调整连续光源的频率；

若是，则锁定连续光源的频率；

所述调制信号的频率根据待测气体的浓度确定；若待测气体为二氧化碳，则当待测气体浓度大于500ppm时，通过调整on调制信号的频率，增大第一on边频信号的中心波长λ _on1或第二on边频信号的中心波长λ _on2与待测气体的吸收峰λ _on 的差值；若待测气体为二氧化碳，则当待测气体浓度为300ppm~500ppm时，通过调整on调制信号的频率，减小第一on边频信号的中心波长λ _on1或第二on边频信号的中心波长λ _on2与待测气体的吸收峰λ _on 的差值。

2.根据权利要求1所述的基于电光调制的差分吸收激光雷达发射装置，其特征在于，所述调制信号为余弦信号或正弦信号，所述第一on边频信号和第二on边频信号的频率分别为ω₀-ω _m1和ω₀+ω _m1，其中ω _m1为on调制信号的频率，ω₀为载波信号的频率；所述第一off边频信号和第二off边频信号的频率分别为ω₀-ω _m2和ω₀+ω _m2，其中ω _m2为off调制信号的频率。

3.根据权利要求1所述的基于电光调制的差分吸收激光雷达发射装置，其特征在于，所述光学收发装置包括环形器和收发望远镜；

所述环形器用于将所述放大器输出的信号输出到所述收发望远镜，并输出所述收发望远镜接收到的回波信号；

所述收发望远镜用于将所述环形器输出的信号输出至待测气体，并接收待测气体返回的回波信号。

4.根据权利要求1所述的基于电光调制的差分吸收激光雷达发射装置，其特征在于，所述光学收发装置包括发射望远镜和接收望远镜；

所述发射望远镜用于将所述放大器输出的信号输出到至待测气体；

所述接收望远镜用于接收待测气体返回的回波信号。

5.根据权利要求1所述的基于电光调制的差分吸收激光雷达发射装置，其特征在于，所述电光调制器采用马赫曾德尔调制器或相位调制器；所述放大器为掺铒光纤放大器。

6.一种相干激光雷达，其特征在于，包括权利要求1所述的基于电光调制的差分吸收激光雷达发射装置，还包括平衡探测器、数据采集装置和数据处理装置；

所述分束器用于将所述电光调制器输出的信号分为三路，其中一路输出至所述平衡探测器；

所述光学收发装置还用于将接收到的回波信号输出至所述平衡探测器；

所述平衡探测器用于对输入的两路信号平衡探测；

所述数据采集装置用于将所述平衡探测器输出的模拟信号转换为数字信号；

所述数据处理装置用于对所述数字信号分析处理。

7.一种直接探测激光雷达，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的基于电光调制的差分吸收激光雷达发射装置，还包括光电探测器、数据采集装置和数据处理装置；

所述光学收发装置还用于将接收到的回波信号输出至所述光电探测器；

所述光电探测器用于将输入的信号转换为模拟信号；

所述数据采集装置用于将所述光电探测器输出的模拟信号转换为数字信号；

所述数据处理装置用于对所述数字信号分析处理。