激光外差探测系统光学参量的确定

激光外差探测是一种高灵敏度的探测技术 ,在测距、测速、制导、跟踪等领域有着广泛的应用 .光学系统在外差探测系统中占有很重要的位置 ;光学系统性能参量选择是否合理 ,直接影响系统探测目标的能力 .着重介绍了在收发合置式激光外差探测系统中 ,如何确定光学系统的参数 ,使成像的衍射斑与探测器尺寸匹配 ,并符合天线定理给出的条件 ,满足探测器混频的要求 .

激光外差探测对振动目标多普勒频谱成像

提出了采用激光外差技术探测振动目标,获取目标多普勒频谱图像,实现目标轮廓识别的方法。基于相位变化给出了目标振动形成外差信号的光电流模型;用扫描振镜控制激光光束方向实现对目标点扫描;通过振镜驱动电压触发数据采集卡,实现扫描与采集同步。利用频谱展宽占有比例的信号处理方式处理振动目标形成的多普勒频谱,简化了数据处理方式,有效消除了单个峰值噪声对信号的影响。实验中以5 MHz采样率测得两个目标在不同位置的特征频谱,得到了它的频谱展宽占有比例曲线;选取不同频谱展宽占有比例形成多普勒频谱图像,指出频谱展宽占有比例在0.7到0.9时能够形成良好的振动图像。文中结果证实了利用频谱展宽占有比例的数据处理方式探测振动目标是有效的,利用外差技术获取振动频谱图像是可行的。

激光外差探测中的空间失配问题研究

基于高斯本振光与高斯信号光的激光外差探测系统物理模型,利用数值模拟的方法研究了空间失配角、偏移失配、本振光与信号光的光程差、探测器相对位置以及探测器光敏面直径等因素对外差效率及外差信号幅值的影响。结果表明:外差效率及外差信号幅值受空间失配角和偏移失配的影响较大;并针对实际激光外差探测系统中空间失配角及偏移失配等因素对外差信号幅值的影响进行了实验研究,实验测量结果与上述理论结果相符合。

激光外差探测中外差信号检测方法研究

为了检测激光外差探测中的微弱信号,分析了激光外差探测原理,提出了采用锁相放大器与采样积分器检测激光外差信号,锁相放大器是利用压缩等效带宽抑制噪声检测周期信号,采样积分器是利用取样和平均化技术测定深埋在噪声中的周期性信号,这2种方法在激光外差信号检测中可大幅度改善信噪比。

大气湍流对激光外差探测的影响

研究了大气湍流情况下到达角起伏对激光外差探测系统干涉效率的影响。在实验室模拟大气湍流的条件下,分析检测了激光外差探测系统的干涉效率与信噪比,为提高激光外差探测系统的实用性能积累了一定的理论和实验数据。

激光外差探测中的全息技术

要利用全息技术对本振光束进行调制以实现与信号光束的匹配，进而提高外差效率的原理及实施方法，介绍了作为调制器用的全息位相光栅的研制技术，为在外差探测系统中应用全息技术提供了依据。

激光外差对不合作目标的探测研究

利用激光外差探测原理实现综合孔径激光雷达探测越来越受到关注。文中通过二极管泵浦固体激光外差探测实验,实现了实验平台上接受目标反射微弱回波信号的外差探测,并进一步实现了对表面粗糙的若干漫反射目标,即不合作目标的外差探测。总结了实现激光外差探测应用于综合孔径激光雷达领域的必要条件。

用激光外差技术高精度测量目标速度

搭建了外差探测实验平台,分别选用漫反射目标及类简谐运动模型作匀转速运动及变速运动的测量目标,应用激光外差探测技术实现了对匀转速运动及变速运动物体的速度测量。在匀转速测量过程中,同时采用外差探测法和振幅调制法测量了漫反射目标正负两个方向转动的速度,共得到133组不同的转速结果。通过调整实验系统,亦实现了对类简谐运动目标的变速测量,应用Matlab数学工具对拍摄频谱视频做后续处理,得到了运动目标的实时速度。测试结果显示,在0.05～16m/s测量匀转速时,正向转动平均相对误差为0.51%,负向转动平均相对误差为0.42%;另外,变速测量的正负最大速度分别为0.555 6m/s和-0.659m/s。结果证明了激光外差对速度测量的高精度性,实验中频谱峰值清晰可见,说明激光外差探测具有较高信噪比。

激光外差实验研究

利用激光外差探测原理实现综合孔径激光雷达探测越来越受到关注。通过二极管泵浦固体激光外差探测实验,实现了实验平台上接受目标反射微弱回波信号的外差探测,得到了信号光功率与本振光功率之间数量级差别的阈值范围,总结了实现激光外差探测应用于综合孔径激光雷达领域的条件。

锁相放大器在激光外差信号检测中的应用

目前,激光外差技术在激光测振、测速和测距等精密测量中已有广泛的应用,但在这些应用中待检测的光信号都非常微弱且含有大量噪声。为了提取该信号采用锁相放大器作为系统检测电路,在分析锁相放大器原理的基础上,设计了锁相放大器各模块电路并仿真。经实验测试,在给锁相放大器加幅度为0.01～0.5mV的信号时,在电路输出端可以得到信号。

1 .06μm相干激光雷达动目标多普勒信号探测

介绍了一套1.06μm脉冲式相干激光雷达测速演示系统.采用单块非平面环形激光器作为种子,注入到单纵模运转的Q开关高重复频率Nd∶YAG激光器为发射源,实现稳定的单频输出.通过外差式相干探测的方法,利用转速0～60Hz可调、直径为10cm的转盘为运动目标,回波信号被带宽为3.5GHz的高速光电探测器响应后,经采样率为2.5GS/s的A/D采样,输送到基于LabVIEW信号处理系统中,从而测量不同转速下的多普勒频移,各测速点的多普勒频移测量结果相对误差在3%以内.针对测量中存在的误差从激光器输出线宽和测速系统准确度两方面进行了误差分析,并提出了改进措施.演示系统的良好重复性证实了这种相干激光雷达系统的可行性.

光电探测技术及器件

TN366 97063867激光外差探测中的全息技术=Holographic technique for laser heterodyne detection[刊,中]/王晓鸥,南京达(哈尔滨工业大学应用物理系.黑龙江,哈尔滨(150001))∥哈尔滨工业大学学报.—1997。

激光通信

TN929.1 97063724SDH设备光发送机消光比的精确测量=Accuracymeasurement of SDH equipment optical transmitterextinction[刊,中]/邓智芳。

激光科研应用

O644.18 96042421利用准分子激光制备Cu,Al化合物的纳米粒子=Synthesis of nanometer Cu and Al compoundpowders by excimer laser ablation[刊,中]/郑隽,楼祺洪,董景星,魏运荣,宁东(中科院上海光机所.上海(201800))∥中国激光.—1995,22(12).—942—944利用准分子脉冲激光(XeCl,λ=308nm)对Cu,Al靶进行消融,从而得到Cu。

近红外外差光谱温室气体柱浓度的探测方法

搭建了一套以1.57μm近红外半导体激光器作为本振光源的小型化被动式激光外差探测系统,并将其用于大气环境监测。为对该系统的性能进行评估,以窄线宽近红外外腔激光器岀射的光作为信号光,与本振光混频,得到系统的带宽为0.032 cm^(-1),最小可探测灵敏度为25 pW,为光电探测器暗电流噪声功率的1/68。利用该系统对大气CO_2太阳光谱信号进行测量,并反演了其中两条主要强吸收线所对应的体积分数,结果均约为396×10^(-6),误差为7.6×10^(-6),测量结果与实际整层大气中的CO_2柱浓度一致,验证了该系统的可行性。

改进相位生成载波解调法在激光外差语音系统中的应用

传统相位生成载波(PGC)技术采用了载波多倍频混频方案,从而导致解调过程采样率高、计算时间长。针对这一问题,从语音信号的频谱特征出发,对信号混频方法进行改进。将光电探测器采集并转换后的信号分别与载波的正弦项和余弦项进行混频,在混频信号经过带通滤波器滤波后,分别采用反正切和微分交叉相乘处理的方式来进行解调。对一个简单正弦信号进行解调对比后发现,改进后的解调方法比传统方法所需的采样率更低、计算时间更短。虽然微分交叉相乘法信号处理速度比反正切法更快,但是反正切法的解调效果和抗噪性更好。对实际语音信号进行解调的结果表明,反正切法具有较好的解调效果。