基于伪随机码调制和单光子计数的星载测高计仿真

为使星载激光高度计实现高空间分辨率,提出了一种联合采用伪随机码调制光纤激光器和单光子计数的测距方法.讨论了此方法的实施方案,推导了此方法用于测高时的信噪比公式.对方案中的激光发射功率、接收望远镜口径对信噪比的影响进行了数值模拟.对系统参数进行分析,得到了相关参数的关系和优化的参数.结果表明接收望远镜口径为0.8～1 m,激光出射功率约为10 W,伪随机码调制宽度为600 μs,调制速率为1 GHz时,基于伪随机码调制和单光子计数的星载激光测高计能够使系统信噪比达到10,距离分辨率达到15 cm.     

相干激光雷达中望远镜的优化及探测性能分析EI北大核心CSCD

利用脉冲能量为110μJ、重复频率为20 k Hz及脉冲宽度为300 ns的光纤激光器设计了一套工作波长为1.55μm的相干测风激光雷达,给出了系统的性能参数。根据后向传播本振的原理计算出当望远镜对发射高斯光束的截断比为最优值0.823时,激光雷达的天线效率达到最大值0.422。在最优截断比条件下分析了望远镜口径对相干激光雷达载噪比的影响,优化了望远镜设计。从理论上计算出激光雷达的探测性能指标:探测距离大于3 km,风速测量范围为±62 m/s,距离分辨率为84 m,风速测量精度优于0.1 m/s,时间分辨率为0.5 s。     

相干激光雷达中望远镜的优化及探测性能分析

利用脉冲能量为110μJ、重复频率为20 k Hz及脉冲宽度为300 ns的光纤激光器设计了一套工作波长为1.55μm的相干测风激光雷达,给出了系统的性能参数。根据后向传播本振的原理计算出当望远镜对发射高斯光束的截断比为最优值0.823时,激光雷达的天线效率达到最大值0.422。在最优截断比条件下分析了望远镜口径对相干激光雷达载噪比的影响,优化了望远镜设计。从理论上计算出激光雷达的探测性能指标:探测距离大于3 km,风速测量范围为±62 m/s,距离分辨率为84 m,风速测量精度优于0.1 m/s,时间分辨率为0.5 s。     

脉冲激光作用下的量子定位实验方案的设计及分析

基于量子相干和量子空间定位的原理,设计了量子空间定位的实验方案.讨论了在脉冲激光作用下,由第二类自发参量下转换所产生的纠缠光子对的光谱特征、对应的相干函数特点以及对量子定位的影响.结果表明,随着激光脉冲宽度的增加,纠缠光子对的相干性减小,量子定位的测量准确度降低.     

脉冲激光作用下的量子定位实验方案的设计及分析

基于量子相干和量子空间定位的原理,设计了量子空间定位的实验方案.讨论了在脉冲激光作用下,由第二类自发参量下转换所产生的纠缠光子对的光谱特征、对应的相干函数特点以及对量子定位的影响.结果表明,随着激光脉冲宽度的增加,纠缠光子对的相干性减小,量子定位的测量准确度降低.     

激光脉冲强度对于盖革模式单光子探测测距精度影响的理论研究

在单光子脉冲测距系统中,由于光子到达时间的随机性,使探测到的目标距离具有一定的不确定性,因而单光子脉冲测距系统的测距精度受到一定的限制。基于回波光子与光电子的统计特性,研究了单光子探测器在脉冲测距系统中的脉冲强度,脉冲宽度等参数对系统测距精度的影响。针对常见的回波波形,得到了测距精度与回波脉冲强度及宽度的相互关系式。理论分析结果表明回波激光脉冲强度越高,脉冲宽度越窄,所获得的距离精度越高。     

水下平台对卫星上行激光通信研究

在合理选择通信系统参量和通信信道参量的基础上,利用MonteCarlo方法模拟了卫星接收到的水下平台上行激光通信信号.分析了卫星接收信号的空间和时间分布特性,以及与望远镜接收视场角的关系,并计算了接收信号的信噪比,得出了3°望远镜视场角和15μs信号积分时间的优化参量.基于计算结果,根据激光脉冲的PPM调制方式和最大似然检测方法,计算了系统的通信误码率,同时分析了海气界面、云等传输介质对通信的影响.研究结果表明:根据文中给定通信系统参量,在典型海水、海气界面、云等环境条件下,卫星与激光信号中心水平距离5km范围内信号误码率10-4.因此位于水下60m的水下平台可能实现对卫星上行激光通信.     

水下平台对卫星上行激光通信研究

在合理选择通信系统参量和通信信道参量的基础上,利用Monte Carlo方法模拟了卫星接收到的水下平台上行激光通信信号.分析了卫星接收信号的空间和时间分布特性,以及与望远镜接收视场角的关系,并计算了接收信号的信噪比,得出了3°望远镜视场角和15 μs信号积分时间的优化参量.基于计算结果,根据激光脉冲的PPM调制方式和最大似然检测方法,计算了系统的通信误码率,同时分析了海气界面、云等传输介质对通信的影响.研究结果表明:根据文中给定通信系统参量,在典型海水、海气界面、云等环境条件下,卫星与激光信号中心水平距离5 km范围内信号误码率<10－4.因此位于水下60 m的水下平台可能实现对卫星上行激光通信.     

自相关法测量飞秒激光双脉冲若干参量的研究

飞秒激光双脉冲在研究光泵浦的超快瞬态过程领域具有重要的应用价值,如何实现高准确度的飞秒激光双脉冲的实时测量显得尤为重要.本文提出了一种基于自相关法的飞秒激光双脉冲参量的测量方法,可实现对共光路传输、具有飞秒至皮秒级时间间隔的飞秒激光双脉冲的脉冲间隔、脉冲宽度和强度比的实时测量.实验中采用自相关仪测得了双折射晶体(钒酸钇)分束出的飞秒激光双脉冲的自相关曲线,并用非线性拟合算法求得了飞秒激光双脉冲的脉冲间隔、脉冲宽度和强度比参量.实验结果表明,本文方法与互相关测量方法相比,克服了参考脉冲参量的不确定性对检测准确度的影响,使测量平均准确度提高了48%以上.     

自相关法测量飞秒激光双脉冲若干参量的研究EI北大核心CSCD

飞秒激光双脉冲在研究光泵浦的超快瞬态过程领域具有重要的应用价值,如何实现高准确度的飞秒激光双脉冲的实时测量显得尤为重要.本文提出了一种基于自相关法的飞秒激光双脉冲参量的测量方法,可实现对共光路传输、具有飞秒至皮秒级时间间隔的飞秒激光双脉冲的脉冲间隔、脉冲宽度和强度比的实时测量.实验中采用自相关仪测得了双折射晶体(钒酸钇)分束出的飞秒激光双脉冲的自相关曲线,并用非线性拟合算法求得了飞秒激光双脉冲的脉冲间隔、脉冲宽度和强度比参量.实验结果表明,本文方法与互相关测量方法相比,克服了参考脉冲参量的不确定性对检测准确度的影响,使测量平均准确度提高了48%以上.     

脉冲激光探测的最大探测距离的研究

脉冲激光探测的最大探测距离与发射信号功率有关,根据系统发射端瞬时功率的形式,通过计算得出了脉冲激光平均发射功率和最大瞬时功率分别与驱动电流的脉冲上升沿时间、脉冲宽度、脉冲重复周期的关系.结合传输衰减、弱信号检测和信号预处理过程中的信号功率变化,得出了最大探测距离与激励电流波形参数、光电探测器参数、信号预处理电路噪声、信...     

傅里叶望远镜部分周期信号解调及对成像的影响

为了解决傅里叶望远镜高功率短脉宽激光只能包含部分周期信号的难题,本文提出多脉冲拼接技术并对其基本原理和应用范围进行深入研究.首先介绍高功率短脉宽激光与声光移频器移频带宽之间的矛盾,进而引出利用傅里叶望远镜传统时间解调公式进行部分周期信号解调存在的困难.然后给出多脉冲拼接技术的基本理论,推导出理想情况下移频频率、脉冲重复率和脉宽满足的拼接条件.进而详细分析移频频率稳定性和脉冲重复率稳定性对多脉冲拼接成像结果的影响,并通过计算机仿真研究一般情况下脉宽变化对多脉冲拼接成像结果的影响.最后得出移频频率和脉冲重复率对成像无影响,激光脉宽变化小于25%仍可识别目标轮廓的结论.     

用于高功率激光脉冲整形的可编程任意波形电脉冲发生器

研制了一种基于GaAs场效应管与超快脉冲信号微带传输的可编程任意波形发生器.它由计算机控制的多路高准确度偏置电压,多个级联的GaAs场效应管基元电路,以及微带脉冲传输线组成．输出电脉冲波形导入LiNbO3集成光波导调制器,经过电光调制获得相应的激光脉冲波形．通过计算机设置各基d元电路中GaAs场效应管栅极偏压,进而控制整形电脉冲的形状,使高功率激光装置前端时域脉冲整形实现远程控制．     

星载激光测高仪接收放大器参数的优化设计

为使星载激光测高仪满足测量精度的需求,分析了接收放大器部分的设计原则与要求,对带宽、信噪比、探测灵敏度和放大倍数等主要性能参数进行了理论分析与研究,得到了性能参数的关系和优化的参量。理论结果表明,在激光测高仪测量范围为450 km~650 km,激光脉冲宽度为8 ns~12 ns,工作波长为532 nm与1 064 nm的情况下,对放大器性能参数进行分析计算,可以满足虚警率为1%的星载激光测高仪的设计需求。     

2 μm波段半导体可饱和吸收镜被动调Q光纤激光器

基于半导体可饱和吸收镜和光纤光栅实现了稳定的2 m波段被动调Q光纤脉冲激光器,输出激光的中心波长为1958.2 nm。随着泵浦功率的增加,输出脉冲的重复频率不断增加,而对应脉冲的宽度不断减小。输出脉冲重复频率的变化范围为20～80 kHz,脉冲宽度的变化范围为490 ns～1 s。当泵浦功率为1.3 W时,调Q光纤激光器的最大平均输出功率为91 mW,脉冲重复频率为80 kHz,脉冲宽度为490 ns,对应的最大单脉冲能量约为1.14 J。     

几种常见波段脉冲激光峰值功率综合测试技术研究

针对几种常见波段脉冲激光发射机所发出的脉冲激光波长、功率和宽度等特点，进行了激光峰值功率参数的综合测试技术研究。采用多波段光电探测和集成化组合式光学设计及先进的电路设计技术，并利用自行开发的信号通道和量程及采样频率可控的通用测试平台，对不同波长，选择了相应灵敏度高的探测器；对不同功率量程范围选择了合适的衰减片；并对宽度较窄的激光脉冲设计了合适的展宽放大和快速放电电路。实验结果表明：这项技术是实现多波段脉冲激光峰值功率综合测试的有效方法，具有良好的推广应用前景。     

血管支架光纤激光切割技术

采用光纤激光器对血管支架进行了激光切割工艺研究,通过实验获得了聚焦透镜焦距及焦点位置、输出功率、切割速度、脉冲频率、脉冲宽度、辅助气体种类及压强等工艺参数对切缝宽度和缝面质量的影响规律.结果表明:缝宽随输出功率、频率、脉宽及辅助氧压的增大而增加,随着切割速度的增加而减小.在实验的基础上找出了血管支架切割的最佳工艺参数,在316LVM不锈钢细管上(管壁厚度为0.12 mm,直径为2 mm)获得了切缝均匀,缝宽小于20 μm网状结构的血管支架.     

长波红外无线激光通信脉冲宽度调制实验研究

为实现长波红外无线激光通信,建立了基于脉宽调制的长波红外无线激光通信系统模型,对系统性能进行了分析,给出了系统误码率的计算公式.搭建了实验系统,对CO_2激光器的平均输出光功率随占空比的变化情况进行了分析,对不同占空比条件下接收端对应的激光平均脉冲宽度以及脉冲宽度受噪声影响的随机变化情况进行了分析,得到了激光输出平均光功率、平均脉冲宽度与占空比之间的关系,以及脉宽的分布规律,并将实验结果与理论分析结果进行了对比,在此基础上得到了脉宽最佳判决门限和系统各类工作参数同误码率之间的关系.结果表明,基于CO_2激光器的脉冲宽度调制能够实现长波红外无线激光通信.     

二极管泵浦的被动调Q与脉冲幅度混沌Nd:LaMgAl11O19全固态激光器

基于二极管泵浦Nd:LaMgAl₁₁O₁₉无序晶体激光器实现了被动调Q激光以及脉冲幅度混沌激光的输出。当泵浦功率在4.8~8.6 W范围内时,激光器运转在被动调Q状态;当泵浦功率为8.6 W时,调Q激光的平均输出功率为613 mW、重复频率为157.1 kHz、脉冲宽度为2.2μs。当泵浦功率增加到8.7~10.5 W范围内时,输出激光的脉冲幅度呈不规则随机分布现象;通过分析脉冲峰值序列的自相关曲线、相位图、功率谱、随机直方图,判定激光器运转在脉冲幅度混沌状态;当泵浦功率功率为10.5 W时,脉冲幅度混沌激光的平均输出功率为814 mW。     

基于频移反馈腔的全光纤射频调制脉冲激光研究

射频调制的脉冲激光是激光雷达探测领域内的一项重要研究内容.根据声光斩波器的强度和频率调制特性,设计了基于频移反馈腔的全光纤射频调制脉冲激光.理论上,建立了基于频移反馈腔的激光外差相干理论模型,并进行了数值仿真.根据理论模型,实验上严格控制频移反馈腔的长度和声光斩波器触发信号的周期,在100 MHz的射频信号驱动下,产生了脉冲宽度110 ns、重复频率约20 kHz的具有最高700 MHz射频调制的脉冲激光(脉内调制激光);同时微调斩波周期可以实现脉冲前沿或后沿的多样性射频调制.通过改变反馈腔内光纤放大器的输出功率实现了射频调制深度的连续可调,最高达到了0.67.