近距离激光外差探测光学极限位移分辨率

通过统计理论和维纳-辛钦定理推导出激光外差探测系统光电流的功率谱函数,分析了光电流谱线分布与激光光源线宽、中频信号频率以及信号光相对本振光传输延迟时间的关系,修正了相关文献中光电流功率谱的理论公式.根据信号与噪声理论建立了激光线宽引起的相位噪声的一维概率分布模型,并据此得到了基于激光波长、探测距离以及激光线宽的极限位移分辨率的数学模型.对光电流的功率谱和外差光学极限位移分辨率进行了相关的数值仿真,结果表明延迟时间与相干时间的关系决定光电流谱线分布的情况.当激光波长为532 nm,激光线宽在1 kHz,探测距离为100 m时,光学极限位移分辨率为0.266 nm,相关文献中的实验数据与理论推导结果相符合.     

基于远程脉冲激光外差探测的匹配滤波过程研究

以远程脉冲激光外差探测系统为模型,推导了系统的信号与噪声的表达式,给出了脉冲激光外差探测系统匹配滤波算法流程,对匹配滤波技术在中程导弹与国际空间站目标探测中的详细应用过程进行了仿真,分析了目标距离、散射截面面积、数字采样率对探测能力的影响。仿真结果表明:在100 MHz采样率的数字处理能力下,分别用蒙特卡罗法仿真了500次匹配滤波过程,对于散射截面面积为5m2、距离为100km的中程导弹,回波信号载噪比为3.29dB,匹配滤波后信号载噪比为25.13dB,信号强度增强了152倍,距离精度为27 m,速度精度为0.17m/s;对于散射截面面积为100m2、距离为500km的国际空间站,回波信号载噪比为-6.12dB,匹配滤波后信号载噪比为18.49dB,信号强度增强了289倍,距离精度为117m,速度精度为2.1m/s。目标距离越小,散射截面面积越大,数字采样率越高,匹配滤波提取增强信号的能力越强。     

All-fiber pulsed laser Doppler vibrometer development based on time-domain chopping techniques

A 1550 nm all-fiber pulsed laser Doppler vibrometer(LDV) based on time-domain chopping techniques is developed to overcome demodulation failures caused by multipath interference. The system adopts an adjustable configuration on pulse duration and pulse repetition frequency according to the distance. An experiment is carried out at a 25 m standoff with pulse duration of 80 ns, single pulse energy of 0.4 nJ, and pulse repetition frequency of 1 MHz. A waveform and spectrogram of the demodulated voice show that the pulsed LDV system has a good performance in long-range voice listening.