采用高速伪随机码调制和光子计数技术的光纤激光测距系统

在高速伪随机码调制和光子计数技术的激光测距系统中,将1 550 nm光纤激光器的伪随机码调制速率从622 MHz提高到1 GHz,利用光纤延时方法开展了两种调制速率下的测距实验并进行性能验证和对比。采用10阶M序列伪随机码和探测效率为10%的同一个InGaAs/InP雪崩光电二极管,入射到探测器的信号光能量均为1.9410-17 J时,得到二者的系统信噪比基本一致,但在高调制速率下系统的测距精度提高了1.58倍,基本符合理论计算结果。搭建了实际测距平台并开展基于1 GHz调试速率下的室内测距实验,当测量距离约为4.5 m的高反射目标时,得到2.1 cm的测距精度,该实验结果为室外测距实验提供了参考依据。     

“海洋光学技术”专栏前言

海洋光学从光学的角度来考虑海洋,通常被认为是海洋学的一个特殊分支。它通过研究光在海洋中的复杂吸收和散射过程,利用光学工具理解海水特性,以解决海洋学中涉及到的物理学、化学、生物学、地质学等交叉领域的科学问题。海洋光学具有悠久的历史,最早应用可以追溯至已有150年历史的赛克盘(Secchi disk),随着仪器技术的进步和海洋观测需求的推动,海洋光学现已成为海洋学界的一大研究重点和热点,为海洋生物地球化学、物理海洋学、海洋系统模型、海洋渔业等领域做出了卓越贡献。1965年,首届“海洋光学”国际会议在美国召开,会议每两年举办一次,至今已经举办了24届。会议主题涉及所有水生环境的光学科学、研究和应用,吸引了来自世界各地的海洋学家、海洋生态学家、湖泊学家、光学工程师、海洋资源管理者和政策专业人士。     

激光二极管侧面抽运Tm,Ho:LuLiF激光器的热效应

报道了激光二极管(LD)三向侧面抽运Tm,Ho:LuLiF激光器热效应的实验研究.理论上计算了激光介质内抽运光强的分布,分析了不同抽运光束崾下,对抽运光强和均匀性的影响.利用有限元分析,模拟了抽运时介质内部温度分布轮廓图.将激光晶体热透镜效应作类透镜近似,进行实验测量.利用通过小孔的高斯光束光强变化,拟合出He-Ne光通过晶体前后的高斯光束形状;近似成高斯光束经薄透镜的变换,计算得出在抽运单脉冲能量3.3 J,脉冲重复频率10 Hz下,Tm,Ho:LuLiF晶体的热透镜焦距约为-2.3 m,实验结果与理论预测基本相符.     

人眼安全相干多普勒测风激光雷达全光纤单频激光器

为了满足近距离相干测风激光雷达对激光发射源的需求,采用种子源振荡-放大(MOPA)的工作方式,对小型化、全光纤、高重复频率、窄线宽并处于人眼安全工作波段的激光雷达用单频脉冲激光器进行了研究.实现激光输出波长1542.4 nm,重复频率10 kHz,脉冲宽度500 ns,线宽1 MHz,平均输出功率50 mW,峰值功率10 W,单脉冲能量5μJ.该激光器可作为近距离相干激光雷达发射源.     

1.75 kW国产掺Yb双包层光纤激光器

高功率双包层光纤激光器作为一种新型固体激光器,具有效率高、光束质量好、易于散热、结构紧凑等优点,与传统的气体和固体激光器相比,优势明显.在工业、国防、空间等领域具有非常重要的应用价值.这种基于包层抽运技术的光纤激光器,采用低亮度的二极管激光器作为抽运源,以稀土掺杂的特种新型光纤为工作介质.实现高亮度、高光束质量的激光输出,是高功率固体激光的重要发展趋势之一.目前,采用高功率光纤激光器的激光焊接、激光切割自动化装备已在汽车、船舶制造等领域中获得重要应用.在国际上,尽可能提高单根光纤的激光输出功率,一直是科学家努力的目标之一.     

LD抽运的Nd∶YLF /Cr4 + ∶YAG被动调Q激光器

报道了激光二极管(LD ) 抽运的Nd ∶YLF 激光器, 采用平凹腔结构, 分别用两片 Cr4 + ∶YAG可饱和吸收晶体,实现了被动调Q,输出激光波长为1053nm。采用厚度为0. 5mm小信号透过率为90%的Cr4 + ∶YAG,在泵浦功率最大为17W时,输出脉冲宽度为60. 6ns,平均功率为1. 5W,重复频率为9. 5kHz,单脉冲能量为157. 9mJ;采用厚度为0. 55mm小信号透过率为95%的Cr4 + ∶YAG,在泵浦功率最大为17W时,输出脉冲宽度为68. 6ns,平均功率为1. 35W,重复频率为14kHz,单脉冲能量为96. 4mJ。     

小型化碘稳频1064 nm半导体激光器研究

传统的1064 nm稳频激光器虽然能达到很高的频率稳定度和不确定度,但其体积比较庞大,系统设计比较复杂。而对于一些激光频率稳定度要求不高的实际应用,如高光谱分辨率气溶胶探测激光雷达,系统简单与缩小体积应该是更受关注的因素。利用碘分子吸收谱线并结合频率调制光谱技术建立了一套小型化的1064 nm稳频激光器,该系统结构紧凑。通过高稳定的波长计进行监测,测量频率稳定后的激光器在10000 s时的阿伦偏差精度小于0.1 MHz。该稳频的1064 nm激光器系统已被用作高光谱分辨率气溶胶探测激光雷达单频脉冲光源的种子激光器。     

变反射镜谐振腔光场分布的三维数值计算

在几何光学的基础上设计了变反射镜谐振腔激光器,并利用衍射光学理论,将腔内光束模式满足的方程表为易于通过快速傅里叶变换迭代求解的形式,以高斯型、超高斯型变反射镜为例,求出激光在反射镜、输出镜、近场、远场光场分布的三维数值解,为变反射镜谐振腔设计提供了直观的参考。     

LD抽运的Cr4+:YAG被动调Q Nd:YAG激光器

研究了不同谐振腔下不同透射率的Cr4+:YAG调Q的激光输出特性.采用透射率为82%的Cr4+:YAG,在抽运功率1.1 W时,激光重复频率小于3 kHz,单脉冲能量达20 μJ,可以作为微脉冲激光雷达的发射光源.分析和比较了实验结果和理论计算,两者吻合较好.     

用于机载激光测深系统的时间间隔测量模块

机载海洋激光测深系统不仅要求精确测量激光从海表的入射点到海底目标点之间的距离,还要精确测定飞机到海表入射点之间的距离,为水深数据的海浪校正而确定平均海平面以及波高。为此设计和研制了一高精度时间间隔测量器,该单元基于专用时间数字转换芯片开发,采用延迟线插入法技术,双通道工作,具有高时间分辨率(最高可达250ps)和高测量重复率的特性。给出硬件和软件设计方法以及单元的测试结果。