机载双频激光雷达系统设计和研制

针对林业、建筑、近海、岛礁和滩涂的测绘要求,中国科学院上海光学精密机械研究所开发了具有自主知识产权的机载双频激光雷达产品样机,可以同时完成对陆地地形和海底地形进行测绘。该样机在三亚蜈支洲岛进行了飞行试验,最大探测深度达到30 m,等效一类水质条件下可达50 m,最小探测深度达到0.22 m,测深数据和单波束声呐数据对比中误差为0.108 m,实地测量数据和陆地点云量测数据比对中误差为0.18 m,试验结果基本符合设计预期,为进一步产品定型打下了良好的基础。

机载激光测深技术的研究进展

机载激光测深技术因其灵活性好、速度快和测量精度高的特点,逐渐取代了传统测量水深的方法,并且在河道、近海海域的水深测量以及水下地形地貌的测绘等方面发挥着重要的作用。对机载激光测深技术进行了介绍,阐述了机载激光测深系统的工作原理及其信号处理的两种主要方法,分别对这两种方法进行了归纳并总结了其最新的应用研究,归纳了我国机载激光测深的关键研究技术,最后对其未来发展方向进行了展望,并说明了今后对回波信号将采用的数据处理方法。

全天候自动激光表演系统的实现

本文介绍了城市亮化在城市建设和发展中的作用,以及激光亮化设备如何应用于城市亮化中。本人作为机电工程师,为公司研制了一套实用化的全天候自动激光表演系统,并就研制出的激光系统构成、全自动控制技术及网络化应用过程进行了详细描述,最后重点展示了全自动化激光系统在实际工程中的应用。

国产机载双频激光雷达探测技术研究进展

机载双频激光雷达探测技术利用双波长激光实现海陆一体化测绘,从1969年至今,国际上已经形成了成熟的商业产品,应用于海洋、海岸带和岛礁的探测。中国科学院上海光学精密机械研究所从1998年开始,先后研发了三代机载双频激光雷达,完成了从原理样机阶段到产品样机阶段的转化。最新的Mapper5000系统在南海完成了11个架次的机载飞行试验,获得南海岛礁的三维地形数据,最大实测深度达到51m,最浅水深达到0.25m,测深精度为0.23m,水平位置精度为0.26m,海洋测点密度为1.1m×1.1m,陆地测点密度为0.25m×0.25m。

倾斜沉积“雕塑”薄膜结构参数优化分析

基于双轴双折射薄膜模型,利用在不同入射角度下薄膜对两种偏振态光波透射光谱,同时获得"雕塑"薄膜主轴折射率N1,N2,N3和薄膜厚度d及柱状角β等参数。基于倾斜沉积技术,利用电子束反应蒸发方法制备了氧化钽"雕塑"薄膜。借助于模拟退火算法,对入射角度为0,20°,30°,45°和60°时两种偏振态光波的透射光谱进行拟合,确定了氧化钽"雕塑"薄膜的结构参数,并与场发射扫描电镜测量的薄膜结构进行了比较。结果表明,利用透射光谱曲线可以较为准确地获得"雕塑"薄膜的结构参数。

双折射消偏振膜的设计和制备

基于倾斜沉积薄膜材料的双折射特性,采用单一TiO2设计和制备了中心波长为632 nm的双折射消偏振膜。首先以60°和70°的沉积角度镀制了TiO2单层膜,通过单层膜的透射光谱分别拟合出两种沉积角度下薄膜对s和p偏振光的等效折射率nPH,nSH和nPL,nSL。通过对折射率的组合,实现正入射时s偏振光透射率大于p偏振光,而入射角度增大会使两者透射率差值减小,基于这一思想设计并制备了消偏振膜。分别测量了消偏振薄膜在400~800 nm波段范围内正入射及倾斜入射条件下s和p偏振光的透射光谱。入射角为60°时,s偏振光反射带宽基本与p偏振光反射带宽重合,在波长632 nm左右基本实现消偏振。结果表明,利用材料的双折射特性,可以设计和制备出倾斜入射条件下消偏振薄膜。

基于光散射的实时气溶胶粒子形状识别技术研究

利用米氏散射理论和时域有限差分（FDTD）软件计算了不同大小、形状和折射率粒子的前向散射光场分布,分析了通过光强度分布和非对称因子反演粒子相关信息、区分粒形的可行性。研制了一台利用增强型CCD相机在线采集单个气溶胶粒子在5°~19°前向散射角范围内光场图样的装置。8μm粒径的聚苯乙烯球形粒子散射图样实验结果与理论计算对比较为吻合,验证了该装置的有效性。应用该装置对不同形状的气溶胶粒子进行检测,结果表明能够从散射图像和反演计算结果区分出球形、杆状和其他形状粒子。

热透镜效应对Er^(3+),Yb^(3+)∶glass激光器输出能量的影响

通过实验和理论相结合的方式,从热透镜效应角度研究了Er^(3+),Yb^(3+)∶glass在激光二极管(LD)端面抽运条件下的激光输出能量,建立起LD抽运重复频率、Er^(3+),Yb^(3+)∶glass热光系数与空腔运转斜率效率、调Q输出脉冲能量之间的关系。采用平凹腔结构,并以Co^(2+)∶MgAl_(2)O_(4)作为调Q开关,设计了LD端面抽运被动调Q激光器,实验结果发现,当热焦距大于前腔面光斑半径最小值对应的热焦距时,空腔运转斜率效率与材料的热光系数呈负相关,调Q输出脉冲能量与热光系数及抽运重复频率均呈负相关。基于理论研究,通过热焦距公式、稳定谐振腔的矩阵计算法以及被动调Q的速率方程进行数值模拟,解释并验证上述实验现象。结果显示,可通过降低抽运重复频率和选择低热光系数的Er^(3+),Yb^(3+)∶glass等方式降低热透镜效应实现高脉冲能量的输出。