盖革APD激光雷达高空间分辨率三维重构方法研究

盖革模式阵列APD激光雷达由于像元数的限制导致重构的三维距离像分辨率低,严重限制了对场景信息的感知识别能力。为此,提出一种基于改进图像引导的盖革模式阵列APD激光雷达超分辨三维图像重构算法。主要研究基于配准后的盖革APD低分辨距离图像、增强电荷耦合器件(ICCD)相机高分辨强度图像和马尔科夫随机场模型,建立具有距离保真项和正则化项约束的全局能量函数,最终对优化模型的最优化求解实现高分辨强度图像对低分辨距离图像的超分辨引导重构。实验结果表明,相较于现有算法,文中算法在提升重构三维图像分辨率的同时,也使图像的边缘更加锐利。该研究对于盖革模式阵列APD激光雷达的目标探测、识别和跟踪具有重要意义。

应用于全固态激光雷达的光学相控阵技术发展趋势与挑战

应用于全固态激光雷达的光学相控阵是一种电控扫描的光束指向控制技术,具有宽视场、低功耗、轻量化的优异性能,在军事和民用领域发挥着越来越重要的作用。文章首先介绍了光学相控阵基本工作原理;回顾了近年来基于不同材料光学相控阵的国内外研究进展,主要包括:光波导相控阵(如LiTaO3晶体、GaAs/AIGaAs、PLZT电光陶瓷、Si等)和液晶光学相控阵;并对基于不同材料光学相控阵的优劣势进行对比分析;指出了研制高性能光学相控阵需要突破的关键技术;并给出了光学相控阵技术的发展趋势与挑战。

微纳光纤镀铂金膜锁模光纤激光器

采用有限元法仿真了微纳光纤中模式在镀膜前后的能量、电场及有效折射率变化,分析了HE_(11)、TE_(01)、HE_(21)和TM_(01)模式在微纳光纤中的传输特性以及与铂金膜的相互作用原理。采用缓冲氧化物刻蚀液制作了微纳光纤并用离子喷溅法镀铂金膜,得到直径为13.2μm、铂金膜厚度为40 nm的微纳光纤器件,测试了其可饱和吸收特性,调制深度和饱和强度分别为0.57%和0.8 MW/cm^(2)。制作了全光纤锁模激光器,锁模阈值为180 mW。锁模脉冲重复频率为17.93 MHz,脉冲宽度为103 ps,中心波长为1031.6 nm,半高宽约为3.5 nm。

相控阵激光雷达技术

以激光雷达应用为背景,概述了应用光学相控阵技术的激光雷达在国内外的研究现状和发展,介绍了相控阵激光雷达的工作原理,包括两者的概念、实现方法等。最后对发展相控阵激光雷达需要解决的关键技术进行了讨论。

基于相干探测技术的远程激光雷达

设计了一种基于相干探测技术的远程激光雷达，采用全光纤化系统设计方案，实现了系统的小型化。介绍了远程激光雷达系统的组成、原理和外场试验。测试结果表明，在100km大气能见度条件、采用20山脉冲能量下激光雷达能够实现85．59km距离的山体测量，验证了基于相干探测技术的远程激光雷达具有优良的探测性能，为远距离激光测距雷达的研制奠定了基础。

光学MEMS微镜技术及其在激光雷达中的应用

首先概述了MOEMS光学技术的应用及特点,并介绍一类MOEMS光学产品的机理,该技术使得三维实时扫描成像激光雷达小型化成为可能。重点论述一个MEMS激光雷达设计实例,比较其与FLASH激光雷达工作原理的异同,列举了其潜在性能指标。

星地激光通信中光学数字相干接收机的研究

光学数字相干接收技术在星地激光通信中具有广泛的应用前景。本文以窄线宽DFB激光器作为光源,采用自动频率控制环路,结合光学混频和数字信号处理技术,实现了最高速率为1.25 Gbps的相干光通信。实验结果表明,自动频率控制环路能够将信号光和本振光之间的频率差实时控制在10 Hz以内,光学混频器输出的I、Q两路信号相位差能够长时间稳定保持90°,基于FPGA的载波相位补偿技术能够有效修正自动频率控制环路的相位残差,在误码率为10^(-6)条件下,该接收机的灵敏度优于每比特54个光子。

利用光谱法测量飞秒激光脉冲宽度研究

基于光谱法对飞秒激光振荡器的脉冲宽度进行了测量,并与自相关仪的测量进行对比。研究结果表明光谱法与自相关仪测量的脉冲宽度值相吻合,建立一种实验室内飞秒激光脉冲宽度的测量方法。

空间应用的激光成像雷达技术

为满足激光成像雷达在航天器交会对接中的应用需求，对交会对接激光成像雷达进行概念设计及技术分析。从空间环境适应性、作用距离、功能等方面，提出具体的实现方法，对关键技术和技术难点进行分析。最后指出激光成像雷达完全能够克服体积、重量和功耗等限制因素成功实现空间应用。

强激光对光电探测器的损伤机理研究

详细讨论了强激光对光电探测器的损伤类型，并初步讨论了损伤机理。提出了一种测定光电探测器损伤的实验方法。

相干激光测风雷达风场测量技术

研发了一套全光纤化相干多普勒激光测风雷达设备,并已作为试验样机应用于XXX工程中。该激光测风雷达工作于人眼安全波段,系统结构设计紧凑,性能可靠,可实现远距离风速测量。首先对相干激光测风雷达风速测量精度进行了理论分析,然后采用放置于103 m高塔上的超声风向风速仪和探空气球作为雷达指标的测试工具,对激光雷达进行外场试验,验证设备的性能。经过试验结果分析,风速数据相关性达95%以上,标准差优于0.8 m/s,风向数据相关性达98.6%以上,标准差优于5°。与国外相关激光测风雷达测量精度相当,表明激光测风雷达具有优良的性能,将成为广泛应用的风场测量工具之一。

扫描式测风激光雷达的风场反演

为了解决扫描式测风激光雷达斜上方空域三维风场分布探测的难题,提出采用多点规则采集、四波束分组结算、多区域融和的方式进行观测区域的风场反演。以速度可控的硬目标作为研究对象,通过比较合成后的风速大小与控制速度的差异验证了该反演方式的有效性。通过设计精度试验,对实际风场进行测量。对雷达测量结果与三维超声波风速风向仪测量数据进行对比,结果表明:采用该风场反演技术对距离400 m内的风场进行推算,风向精度优于5°,风速精度优于2 m/s,能够准确描绘探测区域的风场信息。

直升机防撞激光雷达综合信息处理系统

设计了一种新型直升机载防撞激光雷达综合信息处理系统。通过对直升机姿态信息的捕获和修正、目标提取与识别、数据三维空间转换等技术,设计并实现了直升机载激光雷达的改进综合信息处理及显示,并且采用扫描成像激光雷达的探测试验对以上技术进行了实际验证。试验结果表明:该系统有效减小了直升机机动飞行时激光雷达探测画面的畸变,在横滚角30°时仍可有效修正探测图像;另外,在600 m处完成了对电力线等不易观察高危目标的迅速提取;实现了探测画面的三维综合高效显示,综合处理时间<10 ms。本文提出的新的直升机载激光雷达综合信息处理方式有效改良了人机界面。

相干激光雷达探测目标研究

介绍了相干激光雷达对目标探测的技术优点和现状,阐述了基于相干探测技术构建的激光雷达的主要组成,并给出了整个系统的工作流程。文中基于1.5μm光纤光学技术搭建了相干激光雷达系统。通过搭建的系统进行了外场试验,获得了外场目标的成像图和不同汽车引擎振动产生的微多普勒谱特征图。通过试验证明了相干激光雷达系统可以在目标自动侦察识别方面发挥重要作用。

相干激光测风雷达信号处理系统研究

介绍了基于相干探测方式的多普勒激光测风雷达的基本组成结构和原理,着重对激光测风雷达的信号处理系统进行了研究。文中给出了信号处理系统中所采用的多普勒信号处理方法,对采集到的多普勒回波信号进行了仿真研究。采用商业数据采集卡和LABVIEW软件,设计了相干激光测风雷达信号处理系统,并通过搭建的平台实现了激光视向风速的测量。通过模拟的多普勒回波信号,对信号处理系统进行了测试验证,实验结果证明了该信号处理系统能够达到0.8 m/s的速度测量精度。

一种可连续调谐空间光学衰减器的研究

可调谐空间光学衰减器在各类光电系统中具有广泛的应用前景。基于法布里-珀罗多光束干涉原理,创新性地设计了一种适用于相干光束的可调谐空间光学衰减器,该衰减器选取在红外波段具有较高折射率的硒化锌晶体作为材料,结合温度控制系统,实现光功率的调谐。采用Nd:YAG激光器作为光源,对该衰减器的性能进行测量,其调谐范围可以达到3 d B。理论分析表明,相对于热膨胀系数,硒化锌材料的热光系数是决定衰减器性能的关键参量。此外,通过在硒化锌光学平板前后表面镀高反膜,可进一步提高调谐范围。

水下目标高分辨成像激光雷达研究

介绍了基于条纹管探测体制的激光雷达的发展应用现状、工作原理、技术优势,针对水下目标与场景探测,分析论证了激光雷达系统的技术参数,在此基础上设计研制了一套条纹管激光雷达样机,并进行相关试验测试,获取了目标多维图像。通过分析评估其探测能力,提出下一步优化改进方向,最后对该体制激光雷达的应用进行了展望。

基于科斯塔斯锁相环的光学零差相干接收技术

零差相干光通信能够实现极高的通信速率和接近量子极限的灵敏度,是新一代空间通信领域极具潜力的通信体制。以窄线宽激光器作为本振源,结合90°光学混频技术和科斯塔斯光学锁相环技术,实现了信号光的零差相干接收。试验结果表明,信号光和本振光经过90°光学混频后I、Q两路信号相位差保持90°,科斯塔斯光学锁相环可以长时间实现信号光和本振光之间的相位锁定,接收速率为2Gbps的二进制相移键控(BPSK)信号,试验结果表明,该接收机能够很好地实现基带信号解调。

基于ZEMAX的激光高斯光束匀化设计

文章基于ZEMAX光学软件设计一套激光光束匀化光学系统，用于将激光高斯光束转化为平顶光束。从理论分析人手，在ZEMAX软件环境下，编写Macro命令，通过系统优化，完成出射激光束光强分布均匀化，满足系统设计要求。

天基激光通信与测距一体化技术研究

在微波波段实现了对卫星的通信和测控一体化技术，为了适应未来天基信息网络建设的需要，提出了一种高速激光数据传输与高精度激光测距一体化技术即激光统一系统。在激光通信的基础上，采用周期性伪码测距技术实现两颗卫星之间的距离测量。本文介绍了激光统一系统的系统组成，并分析存在的关键技术。研制了地面激光统一系统原理样机，通信速率达到了2．5Gbps，测距精度达到了2cm，并对未来激光统一系统的发展提出建议。