单光子探测技术的高峰—月球激光测距

月球激光测距的资料对诸多学科的研究有着重要独特的价值,但由于该项技术的高难度,即真正意义上的单光子探测,使得它成为激光测距技术研究和奋斗的目标。云南天文台1．2米望远镜卫星激光没距系统已经建成并正式参加国际及国内卫星激光测距网的联测,同时在进行激光测月的研究与准备。该文分析了月球激光测距回波的特性,以及为在1．2米望远镜测距系统上实现激光测月所采取的提高回波强度的措施。     

脉冲激光测距时间间隔测量技术

在脉冲激光测距系统中,为提高时间间隔测量的精度,采用插值法进行时间间隔测量。在分析传统的数字计数法测量原理与误差的基础上,重点研究了插值法。其测量对象针对传统数字计数法中待测脉冲上升沿与下一个量化时钟脉冲上升沿之间的时间间隔。测量采用电容充放电技术,把时间间隔加入到一个时间扩展模块(通常为一只高精度的电容),实现时间上的放大,再对放大后的时间进行测量,可提高时间测量的精度。利用该方法得到的时间间隔测量精度可达到100 ps,对应于1.5 cm的测距精度。     

脉冲激光测距时间间隔测量技术

在脉冲激光测距系统中,为提高时间间隔测量的精度,采用插值法进行时间间隔测量。在分析传统的数字计数法测量原理与误差的基础上,重点研究了插值法。其测量对象针对传统数字计数法中待测脉冲上升沿与下一个量化时钟脉冲上升沿之间的时间间隔。测量采用电容充放电技术,把时间间隔加入到一个时间扩展模块(通常为一只高精度的电容),实现时间上的放大,再对放大后的时间进行测量,可提高时间测量的精度。利用该方法得到的时间间隔测量精度可达到100 ps,对应于1.5 cm的测距精度。     

相关检测技术在单脉冲激光测距中的应用

采用雪崩光电二极管探测微弱激光脉冲回波信号,依据相关检测技术对微弱的激光回波进行处理,从而获得较高信噪比回波信号.首先通过软件仿真验证了该实验方法的可行性,并在实验中采用消光比测量法对激光测距机测距能力进行了测试,将信噪比为-2.1 dB原始信号经过相关检测后提升至10 dB,消光比从原始激光测距模式的30 dB提升至44 dB.实验结果表明采用相关检测方法可以提高激光测距机测距能力及精准度,具有一定实用价值.     

脉冲激光测距中时间放大技术实验研究

介绍激光脉冲测距中时间放大技术的原理和实现方法。用设计的电路进行了时间间隔模拟放大测量，测量结果和理论计算基本一致。提出时间放大电路设计中几个关健技术问题的解决方法。实验结果表明，用时间放大方法可在不提高时钟频率的情况下，将测距精度提高至分米或厘米级。     

调强连续波激光测距系统中的电子交调干扰

在调强连续波激光测距系统中,调制激光器的高频电流源产生的泄漏干扰是影响测距精度的主要因素。本文对此泄漏干扰进行了系统研究,分析了干扰产生的原因,干扰与测距精度的关系,给出了干扰误差的计算公式以及补偿方法。     

人眼安全激光测距模组紧凑化设计技术

随着激光测距仪的应用范围越来越广,紧凑型的测距仪需求量也越来越大。研制的高精度紧凑型中远程人眼安全激光测距模组,采用小型灯泵浦人眼安全激光器作为发射激光源,将激光器中的调Q晶体与工作物质键合,并在电气以及光机上做了改进,使得整机尺寸小于150mm×100mm×70mm,重量1kg。具有多目标测距和距离选通功能。经过外场测试,作用距离大于20km,测距精度±3m。该测距模组结构紧凑、测程远、测距精度高,适装于多种光电系统。     

脉冲串互相关方法在远程激光测距中的应用

基于单脉冲激光测距在远程激光测距中的局限性,提出了一种基于发射脉冲串与回波脉冲串互相关的信号处理方法。该方法将多个激光发射脉冲和回波脉冲作为一次连续信号同时数字化,然后进行互相关处理。采用激光强度与发射间隔可调的激光系统来模拟不同反射强度、不同距离的测距回波信号;通过处理不同信噪比的回波信号,来探究本方法对于回波信号信噪比的提升能力以及对于尖峰噪声的抑制能力。实验结果表明,该方法能够有效提高回波信号的信噪比,信噪比为0.11的弱回波信号经过处理后信噪比被提升到5.92,从而扩展了激光测距系统的测程,有效降低了探测系统的探测虚警率,提高了远程激光测距系统的弱回波探测能力。     

时幅转换技术及其在激光测距系统中的应用

简要介绍了时幅转换技术[1 ] 的原理、实现方法以及在激光测距系统中的应用。给出了实际时幅转换特性的试验数据及精度分析。利用时幅转换器测量时间的精度和分辨率可以分别达到几十皮秒和几皮秒的量级。将这一技术应用于传统的激光测距系统后 ,可以将测距精度和分辨率由原来的分米级分别提高到厘米级和毫米级。     

相位激光测距与外差干涉相结合的绝对距离测量研究

 为了克服一般绝对距离测量方法量程和精度不能同时满足的问题,提出一种相位激光测距与外差干涉相结合的绝对距离测量方案。该方案使用相位激光测距技术进行粗测,双纵模He-Ne激光器外差干涉测长技术进行精测,保证两者结合的单值性。建立测量系统,对方案的可行性进行了实验验证,并对影响系统稳定性的因素进行了分析。与双频激光干涉仪的比对结果表明：测量标准差优于1mm,可以满足一些大尺寸的测量精度要求。     

基于光子数目比较的激光测距法

提出了一种新颖的激光测距方法。该方法避开了传统激光测距法中使用复杂辅助电子设备对脉冲计时或比较相位差的过程,而主要通过光学手段分析和提取待测距离信息,最终通过比较大量光子数目的方法求得待测距离。并利用单轴晶体的双折射和全内双反射性质,用特殊结构的单块LiNbO3晶体设计了实施该方法的主体装置。结果表明,该激光测距法同目前普遍使用的激光测距法相比,不但简化了结构,而且有很高的测距精度,从而为激光测距开拓了一种新的思路。     

机载海洋激光测深系统参量设计与最大探测深度能力分析

详细讨论了机载海洋激光测深系统最大测量深度与相关因子之间的关系，并利用最小可探测信噪比为判据，对机载海洋激光测深系统在白天和晚上工作进行了数值模拟，通过比较最大测量深度与激光脉冲峰值功率、接收视场角、接收口径和光谱接收带宽等关系，确定了系统的主要参量。以确定的参量建立的系统具有白天49m和晚上65m的最大测深能力，可完全满足在沿岸带以及岛礁的测量要求。