外差CO_2激光雷达发射器件的集成化稳频伺服系统研究

激光器件的频率稳定度对精密激光制导武器的性能有着至关重要的影响,但提高激光器件的频率稳定度是一项复杂的技术工作。本文就其中的电子伺服系统部分作了分析、研究,并给出了伺服系统的原理框图。稳频激光器的长期稳定度优于10~(-9),伺服系统的可靠性高,接近工程应用要求。     

激光雷达测距方程研究

激光雷达是用激光作光源工作于光波段的雷达系统。它是微波和毫米波雷达的发展,其测距原理大体相同。但因激光雷达的工作频率比微波和毫米波约高4－5个数量级,大气传输低,分辨率、精度和速度测量具有儿科优势。另外,技术复杂,专用组件多,制造难度大。本文对激光雷达的测距原理、发射器和接收器特性、束宽、大气传输以及目标截面、外差效率进行分析,为设计、研究提供依据。     

国外军用CO2激光雷达技术的发展

本文介绍国外军用ＣＯ２激光雷达技术的发展，综合评述了ＣＯ２激光雷达发射机的技术重点，提出了我国发展ＣＯ２激光雷达的建议。     

CO2 差分吸收激光雷达探测性能研究

针对长程直接探测CO2 差分吸收激光雷达,研究了系统的探测性能。分析了影响探测性能的两类主要噪声源:斑纹噪声和探测噪声,得到了探测性能与斑纹噪声和探测噪声之间关系的计算结果。结果表明,近距离测量时,探测性能主要受斑纹噪声的限制,远距离测量时,探测性能主要受探测噪声的限制;如果系统参数选择不当,斑纹噪声将严重制约着系统的探测性能。     

直接测风激光雷达外场实验稳频方法

基于Fabry-Perot标准具的直接探测测风激光雷达是中高层大气风场探测的有效手段之一,系统保持长期稳定地运行是监测风场变化的基本需求;通过对DWL给出的无效探测数据进行的深入剖析,得出是激光发射频率发生了相对漂移所致;然后,搭建实验验证内在机理,得出,Nd:YAG激光器中种子激光器工作环境温度每变化1℃将导致激光发射频率产生1.536 GHz漂移,可致使透过率变化最大达46.1%,标准具工作环境温度每变化1℃相当于激光频率产生的相对漂移量737.7 MHz;当满足小于1 m/s的系统误差时,需要建立三级温控机制,将系统整体处于调控精度为1℃的恒温环境中工作,另外将种子激光器、标准具分别置于调控精度为0.001℃的恒温箱内工作,能够满足风场探测的要求。     

基于Matlab的量子激光雷达稳频通信模拟系统设计

传统通信模拟系统设计较为复杂,导致模拟过程消耗能量较大,不能准确模拟稳频通信质量.因此,提出基于Matlab的量子激光雷达稳频通信模拟系统.由于振荡器是雷达形成初始信号源的基础,通过分析振荡电路与相位噪声,获得相位噪声函数与通信频率存在的关系;为确保通信过程的稳定,将准确性与稳定性作为信号质量的评价指标,并采用锁频环稳...     

CO2激光雷达的线性调频脉冲压缩技术

用声表面波色散延迟线和声光调制器对ＣＯ２激光进行线性调频脉冲压缩（ＬＦＭ／ＰＣ），线性调频信号带宽为Δｆ＝２０ＭＨｚ、持续时间Ｔ＝８μｓ，经压缩后的脉宽缩短到８０ｎｓ。这种技术成功地用于相干式ＣＯ２激光成象雷达，实验成功了３．１ｋｍ远处建筑物的清晰雷达像。     

CO2差分吸收激光雷达探测性能研究

针对长程直接探测CO2差分吸收激光雷达,研究了系统的探测性能。分析了影响探测性能的两类主要噪声源：斑纹噪声和探测噪声,得到了探测性能与斑纹噪声和探测噪声之间关系的计算结果。结果表明,近距离测量时,探测性能主要受斑纹噪声的限制,远距离测量时,探测性能主要受探测噪声的限制;如果系统参数选择不当,斑纹噪声将严重制约着系统的探测性能。     

大气CO2含量分布激光雷达监测

为有效地控制温室效应和气候剧变,准确可靠地监测CO2气体的变化就变得十分重要.拉曼雷达测量大气中CO2气体含量是一种技术先进的可靠方法.介绍了利用气体的拉曼散射效应来测量CO2含量分布的拉曼激光雷达,分析了拉曼雷达的基本原理,设计了具体的实验检测系统,介绍了实验系统各工作件参数情况.对拉曼雷达的回波信号的反演方法进行了具体阐述,初步取得了大气中CO2气体含量分布规律,合肥地区的二氧化碳气体含量大约在350～400 ppmv范围内波动.     

基于点阵照明的APD阵列外差激光雷达外差效率的提高

当前研制的快速成像无扫描激光雷达系统由于激光器功率和信号损耗的限制,遇到了无法增大作用距离的瓶颈。结合光外差体制和APD阵列探测器设计的APD阵列外差探测激光雷达系统可以有效地解决这个问题。鉴于光学系统的外差效率能够直接影响外差激光雷达的性能,因此照明方式的设计是该套激光雷达系统的一个关键。经过分析,传统的直接扩束照明模式下系统的平均外差效率仅为10-5量级,远无法打到使用要求;因此提出了采用改进的点阵照明,并采用在阵列探测器前置微透镜阵列实现匹配接收的方式来解决这一问题。计算结果显示,经过优化后的点阵照明模式下的系统外差效率可达0.82,进而证明了采用点阵照明设计的APD阵列外差激光雷达系统的性能可以达到实用要求,为进一步开展APD阵列外差激光雷达的研究工作奠定了理论基础。     

CO2差分吸收激光雷达信号处理

针对CO2差分吸收激光告警雷达系统,研究累加平均和匹配滤波两种算法.将两种方法进行耦合,结合了各自的优点,使得激光雷达在小信噪比下工作,提高了检测距离,计算出较远距离时,化学物质的CL浓度值.将该方法应用到CO2差分吸收激光告警雷达系统中.通过仿真实验,能有效地去掉噪声和强干扰信号,在保持原信号特征的情况下,较准确地提取出有效的弱信号,计算出化学物质的浓度距离,模拟出测量到某种化学物质.     

基于外差探测的合成孔径激光雷达成像模拟

根据线性调频信号的特点和光外差探测的原理,推导了合成孔径激光雷达外差探测的输出信号表达式。针对点阵目标模拟了条带工作模式时的数据图像,先对距离向进行傅里叶变换后校正剩余视频项,再对方位向进行相关运算,进而实现了目标图像的重构。推导得到了目标图像在距离向和方位向的解析表达式,分析了目标图像在距离向和方位向的强度分布曲线的特点及其对成像的影响。分析了影响图像分辨率的因素和改进方法,为优化算法和系统设计提供了参考。     

折衍混合式相干CO2激光雷达天线系统性能研究

为验证小型化折衍混合式相干激光雷达天线系统设计方案的可行性，以1：2的比例设计制作了试验系统，与原雷达系统中使用的开普勒式透射天线做了对比试验，试验结果证实了折衍混合式天线系统设计方案的可行性。对两种天线系统的性能进行了对比研究。     

微脉冲差分吸收激光雷达CO2探测性能研究

为了研究差分吸收激光雷达低空CO2浓度探测效率,分析了探测系统的原理与信噪比,采用近红外微脉冲激光雷达进行了仿真实验,当激光脉冲能量为20μJ、重复频率为10kHz时,推算出信噪比、所需积累时间与探测距离的关系。在不考虑背景噪声情况下(夜间工作),可进行4.5km以下CO2气体浓度的探测;考虑背景噪声情况下(白天工作),只能探测2.4km以下的CO2气体浓度。结果表明,选择夜间探测和更好的探测器件可以提高探测距离。     

原子法拉第效应器件稳频与鉴频测速的多普勒激光雷达

利用FADOF透射频谱曲线稳定而又可调谐的特点,设计了一种测速多普勒激光雷达,一方面用其对发射激光稳频,同时用同种原子的FADOF对回波光鉴频,使发射激光频率和鉴频曲线建立了相对稳定的关系,可有利于提高测速精度。试验系统采用Cs原子FADOF,在-40~+40m/s的测速范围内,测速误差为±0.74m/s。