相位激光测距技术研究概述

文章简述了相位激光测距技术的原理,就激光测距研究中关键技术研究状况做了详细阐述。介绍了相位式激光测距仪的发展历史和最新进展,并就相位测距技术的研究发展方向做了分析。

3维激光测风雷达技术研究

为了精确测量3维大气风场的实时状态以应对低空风切变在飞行器起降过程中给飞行器带来的多种问题,通过DBS四波束风场反演原理研制出一款小型3维激光测风雷达。对大气风场展开测风试验并获取风场数据,并与其它标准测风设备的数据对比分析。结果表明,雷达在晴天和阴天的天气状况下均可以实现对大气风场的有效测量,风速均方根误差0.42m/s,风向均方根误差5.33°。该雷达精准度高、稳定性好,对风切变预警、中低空大气风场预报及飞行器飞行通道的风场测量具有重要作用。

激光多普勒双光束横向测速技术研究

为了实现基于CW CO2激光的运动目标横向速度测量,使用双光束方式在室内进行了实验,得到了较清晰的多普勒频移信号,并对信号数据进行了滤波处理,以提高信噪比。计算出了运动目标速度并与实际速度进行了比较。结果表明,测得速度值与实际值相当接近。

化学气体CO_2差分吸收激光雷达告警技术的研究

为了对大气中化学污染物实时检测,采用差分吸收技术,研制出了CO2激光差分吸收雷达原理样机,介绍了CO2激光差分吸收雷达技术,阐述了差分吸收雷达的基本工作原理,并对激光雷达系统各分系统及工作流程作了描述,对雷达系统的实物仿真及系统联调进行了模拟试验,完成系统的多项功能的实际检测。试验结果表明,激光器光源的光束特性(激光束输出模式及吸收峰和吸收谷支线的光束相互指向稳定性等)对雷达系统的作用距离及侦测误报率及漏报率的影响非常大。

激光告警系统中的光纤时间延迟测向技术研究

理论分析了光纤时间延迟技术基本原理,并对其在激光测向告警系统中的应用进行了实验研究。实验中采用高速数字滤波器滤除干扰信号,再通过测量光强重心的光纤延迟时间来解算激光辐射的入射角,从而降低了激光告警系统的虚警率,大幅度提高了延迟测向的准确性与稳定性。

相干激光雷达平衡式相干探测技术研究

为了分析影响平衡式相干探测信噪比的因素,采用数学模型推导了平衡式相干探测原理和信噪比公式,分析了影响平衡式相干探测信噪比的因素,研制了用于相干激光雷达信号接收的平衡式激光探测器,并通过相干雷达样机,完成了气溶胶粒子发生米氏散射回波信号的探测。结果表明,研制的平衡式激光探测器具有非常低的噪声和高探测灵敏度特性,能较好地探测出大气中气溶胶粒子发生米氏散射的激光回波信号。

基于非球面镜组的大口径激光匀化技术研究

为了优化对大口径激光探测组件灵敏度、角度参数等特性的测量能力,减小因高斯光束光强分布中间强、边缘弱的特点造成的测量值差异,基于小口径非球面镜组光束整形及高倍率扩束技术,设计了大口径均匀激光光束产生装置,提出了基于光强分布、非球面镜非球面度、光线光程差的综合优化整形方法。结果表明,设计的开普勒型非球面整形镜组非球面度小于20μm,工作束宽5 mm,输出平顶光束均匀性为92.8%;设计的40^(×)高质量扩束系统,与非球面镜组相匹配可实现2 m距离内150 mm口径均匀光束,可获得优于94.2%的Ф150 mm大口径均匀光束输出。该研究对激光测量与标定系统的工程化设计是有帮助的。

先进光电导引头应用技术研究

为了适应智能弹药应对复杂对抗作战的需求,随着高性能探测器和信息处理器等关键器件的更新换代,基于深度学习的目标识别技术工程化应用兴起,针对新一代光电导引头的未来发展趋势,阐述了多模复合制导体制、集成小型化、智能化实战应用和低成本设计等显著特点。分析了采用可见光、红外和激光等多模复合的光电导引头,在拓展导弹末制导作用距离、适应全天候全天时工作和提升抗干扰能力等方面的优点。指出了光机总体集成和信息处理系统集成是解决复合导引头小型化的关键技术。强调了自动目标识别和多弹协同等导引头智能化特征。提出了采用小型化共孔径多模光电复合探测、一体化集成信息处理、低成本技术体系、低成本制造工艺和低成本作战保障等技术实现光电导引头低成本工程应用的建议。

中红外PPMgLN光参变振荡器技术研究

为了实现3.8μm激光输出,采用了1.064μm激光抽运周期性极化掺氧化镁铌酸锂晶体(MgO掺杂摩尔分数为0.05)的光参变振荡器技术,由理论分析得到1.064μm激光抽运PPMgLN实现激光输出时,输出波长与极化周期以及温度的关系曲线。实验中,当晶体周期为29.2μm、温度为400K时,实现了3.8μm激光输出;当抽运功率为35W、声光调Q频率为8kHz条件下,获得3.84μm激光输出的平均功率为3.9W,其转换效率为11.14%,激光光束质量为6.46。结果表明,该技术可以获得较高转换效率的3.8μm激光输出,有望成为中红外激光对抗的激光干扰源。

激光测距回波信号高速采样处理技术研究

激光脉冲测距中,微弱回波信号的检测处理一直是一个难题。随着测距指标的提高,直接提取回波转换电平的方法已无法满足测距精度和测程的要求。本文针对激光回波信号信噪比较低时,如信号的脉宽较窄、幅值较小时,利用高速AD采样技术,结合FPGA的高速信号处理能力,设计了一套回波检测处理系统,以期提高对回波信号的拾取精度和较为精确的计算主波与回波之间的时间差。在最终的实验系统中,实现了高达1GHz的采样率以及与之匹配的信号处理速率,并将采样率高达1GHz的高速采集系统应用到脉冲激光测距系统中,得到了良好的实验结果。

基于非视线红外激光大气散射通信技术研究

为了实现非视线激光大气散射通信,根据米氏散射理论,建立了非视线通信链路模型,研究了1.06μm激光的大气散射通信技术,分析了激光接收功率、激光发射功率、激光发散角、接收视场、探测器灵敏度、发射机倾角、接收机倾角、大气衰减和通信距离的关系,并搭建了试验原理系统,进行了1km距离的散射通信试验,获得了激光散射信号。结果表明,在一定的天气条件下,采用波长为1.06μm的红外激光进行信号传输,有望实现远距离的大气散射通信。

基于Talbot-Moiré效应长焦测焦仪的设计及校准技术研究

为了满足100m^3km特长焦距参量的测试校准需求,采用Talbot-Moiré条纹技术法,设计了一套长焦测焦仪.针对影响仪器测量不确定度的系统参量,分别设计了校准方法,并对仪器测量不确定度评定结果进行了实验比对验证.结果表明,校准后仪器测量不确定度评定为6.4%;校准后的长焦测焦仪测量结果与刀口仪测量结果满足测量不确定度比对公式;对比结果最大为0.64,小于1;长焦测焦仪测量不确定度评定合理.该研究验证了长焦测焦仪系统参量校准方法的可行性.

军用光学整流罩技术研究的进展

光学整流罩广泛应用于机载、弹载等军用光电系统中,对成像功能的实现起着非常关键的作用。首先介绍了整流罩的设计要求与研究概况,然后讨论了整流罩的研制工艺、检测手段、试验方法等,最后简述了光学整流罩研究的最新技术动态。基于国内外研究技术状况的进展,对军用光学整流罩的技术发展方向等进行了探讨。

热键合技术的Cr^(4+):YAG被动调Q激光器理论和实验研究

采用数值求解被动调Q速率方程,并讨论了基于热键合技术被动调Q激光器的优化方法。通过数值仿真讨论分析了谐振腔的损耗、饱和吸收体的初始透过率、输出镜的反射率和泵浦功率等参数对激光输出的影响。结果表明:输出镜存在最佳透过率,使得输出功率最高和脉冲能量最大;减小饱和吸收体的初始透过率能有效提高脉冲能量,并压缩脉宽,但是会增加阈值泵浦功率;泵浦功率与脉冲重复率和输出功率近似成线性增加,增大泵浦功率可以压缩脉宽。并通过实验验证了理论分析的正确性。

像方扫描技术研究

基于显微摄影的成像原理,研究了像方扫描以扩大视场的途径,并建立了一个二次成像的设计模型,包括一个大视场的固定前置物镜组和一个运动轨迹为球面的中继透镜组。物镜组所成的一次像面优化了场曲,中继透镜组则根据该场曲进行运动,对一次像面不同区域成像,并采用光学被动消热差以保证不同温度的像质。该模型的相对孔径1∶3,波长3.7μm～4.8μm,焦距90mm,瞬时凝视视场为±4°,扫描视场达±24°,采用7片透镜3个非球面,在全视场范围内具有接近衍射限的像质。

无人机激光光电目标跟踪指示技术研究

无人机技术近年来发展迅速,军事应用日益广泛。传统机载激光目标指示器重量与体积较大,很难集成于无人机来实现军事应用。主要介绍了一种国际主流的激光制导武器系统技术方案及作战应用流程,并研究了一种轻小型化的三光合一的无人机激光光电目标跟踪指示载荷。有别于传统激光指示照射,该无人机激光光电载荷通过与无人机的紧耦合完成小型化集成,并实现了远近距离一体化探测功能:远距离可对打击目标进行定位引导(大地坐标位置信息),近距离可对打击目标进行激光照射指示引导。同时,本文的指示方法利用低成本小型无人机突击作战,避免了人员暴露及伤亡风险,提高了无人化作战效率。

交流永磁力矩电机损耗与温升的分析及抑制技术研究

损耗和温升问题对要求高精度控制以及高可靠性的永磁力矩电机非常重要。本文在对力矩电机损耗与温升问题的理论分析基础上,对比了拼装式定子结构力矩电机和整体铁心式定子结构力矩电机的性能差异,研究了拼装式定子结构力矩电机的损耗与其定子槽型尺寸的关系,并根据研究关系对定子槽型尺寸进行了优化,在对结构优化后的力矩电机进行温度场仿真分析后制作了样机,最后通过样机的温升实验验证了理论仿真分析的结果和优化后的力矩电机设计方案的合理性。

氧化物光学薄膜的压入硬度研究

为了评价离子源辅助对不同氧化物薄膜的影响,采用不同的镀膜设备沉积了TiO_(2)、Ta_(2)O_(5)、ZrO_(2)、SiO_(2)氧化物单层膜,用椭偏仪测量了其折射率和厚度,并用纳米压痕仪测量了不同载荷下材料的杨氏模量和纳米硬度,比较了不同离子源沉积条件下膜层这两个参数的变化。结果表明,离子源辅助能有效增加膜层杨氏模量和压入硬度,TiO_(2)增加了2 GPa,Ta_(2)O_(5)增加了4 GPa,ZrO_(2)增加了2 GPa,和膜层的折射率变化趋势是一致的。纳米压痕法也可作为评价离子源轰击能力的一种手段。

《半导体光电技术》专栏序言

半导体光电技术是与激光技术、光学工程领域密切相关的重要研究课题,对我国高新科技发展具有重大科学意义和战略价值。半导体光电技术近年来在我国受到了空前重视,取得了巨大进展,产生了一系列重要和重大的科研成果,显示了我国在半导体光电技术领域的科技实力和产业应用潜力。为了及时反映我国半导体光电技术的发展状况,促进广大科技工作者进一步做出更大成绩,《激光技术》出版了本期“半导体光电技术”专栏,报道国内半导体光电技术领域的重要进展和最新研究成果。

烟火剂爆燃光谱示温反演研究

如何在高温、高压、高辐射状态下准确测温一直是一个难题,为解决该难题,以辐射光谱测温技术为基础,实现对多元烟火剂爆燃过程的非接触温度测量,为进一步明确烟火剂的反应步骤与爆燃产物提供了基础参数。通过建立多元烟火剂与示温颗粒的辐射光谱测温模型,给出基于凝聚相小灰体颗粒的发射率计算方法,开展凝聚相颗粒辐射谱线获取实验并进行连续热辐射谱线的示温反演。为提高反演的准确性,提出了一种方法以降低在多元烟火剂爆燃时出现的离子峰展宽影响,该方法采用维恩变换分析光谱曲线,使用Bisquare算法和最小二乘算法的双平方加权拟合去除非热辐射谱线,开展热辐射温度的反演。发现了烟火剂爆燃二次升温规律,温度出现升温-降温-再升温-再降温的二次放热的现象。该研究为炸药一类物质爆燃的温度场温度变化检测提供了一种新的反演思路和方法。