固体相干激光雷达系统的发展

本文介绍了固体相干激光雷达系统的发展，详细评述了Ｎｄ：ＹＡＧ激光器，Ｔｍ，Ｈｏ：ＹＡＧ激光器和（Ｃｒ）；Ｔｍ：ＹＡＧ激光器在相干激光雷达系统中的工作原理及应用前景。     

大气CO2相干探测激光雷达系统性能分析

探测大气CO2浓度对气候环境的研究具有重要意义.采用相干探测较非相干探测具有更高的信噪比.目前1.5 μm波长由于在人眼安全、系统设计简单廉价等方面存在一定优势,使1.5 μm可能成为未来探测大气分子或气溶胶激光雷达的主流波长.阐述了激光雷达相干探测大气CO2的原理,设计了1.5 μm相干探测激光雷达系统,并对系统的信噪比进行了估算,得出结论:1.5 μm相干探测CO2是可行的,经过3 min的脉冲积累,在3 km处仍具有高于10的信噪比值.该激光雷达相干探测系统也可用于大气风场探测.     

相干多普勒激光测风雷达系统研究及验证

介绍了相干多普勒激光测风雷达国内外现状,阐述了其基本原理,给出了风速矢量反演计算过程,并对相干多普勒激光测风雷达系统方案进行了分析,利用标校塔以及超声波测风仪等设备进行了风场测量验证实验,获得了80~600m处的风场信息,验证了测风系统的设计指标。     

激光雷达系统

本文对激光雷达理论和技术作了评述,并对微波雷达系统和光雷达统作了比较。从距离方程的角度对整个电磁频谱的大气传输作了评述。本文还给出非相干检测系统(激光测距仪和高度表)和相干检测系统(卫星跟踪仪和晴空气象雷达)的实例。     

散斑噪声对相干激光雷达系统性能的影响

散斑噪声会影响调频连续波(FMCW)相干激光雷达的拍频信号质量,进而影响雷达的探测性能。为衡量该影响并优化系统设计,采用几何光学近似的方法对散射场进行了简化处理。通过蒙特卡罗模拟仿真建立了散斑噪声对系统拍频信号强度的影响模型,并优化了系统光学天线孔径的设计。系统测试实验结果表明,拍频信号的强度与粗糙面高度和波长的比值成负指数关系,且弱散射表面的信号强度衰减更快。实验结果与理论和仿真分析相吻合,优化设计后的系统可对存在散斑噪声的拍频信号进行有效探测,且其测距和测速误差分别小于1 cm和0.05 cm/s。     

一种新的高重频宽带相干激光雷达系统研究

该文提出一种新的同时具有高重复频率和大带宽性能的相干激光雷达系统。该系统基于IQ调制器正交调制技术与带宽合成信号处理技术,使得系统能够同时满足大带宽和高重复频率的要求,解决了传统激光雷达宽带信号调制速度慢的问题。该系统能够生成高重频、大带宽的相干线性调频激光雷达信号,在高分辨距离成像、(逆)合成孔径激光雷达成像、距离分辨的振动测量等方面,具有重要的应用价值。文中阐述了宽带高重复频率调制的原理和方法、基于微波域频率步进的带宽合成信号处理方法,并进行光纤环路实验和自由空间实验。作为演示,该激光雷达系统获得了16.7 kHz重复频率、6 GHz带宽,实现了优于2.5 cm距离向分辨率成像及远距离运动目标逆合成孔径激光雷达成像。实验结果证明了该系统与方法的有效性。     

1.55 μm全光纤相干多普勒激光测速雷达系统研究

设计并实现了一种结构简单的全光纤1.55μm相干多普勒激光雷达系统.该系统以窄线宽高功率的分布反馈式光纤激光器为光源,偏振无关的光纤环行器为光开关,由光纤准直器和透镜组成收发合一的天线.利用PIN光电二极管为光电探测器,对取得的外差电信号进行快速傅里叶变换后,得到了带有固体目标纵向运动速度信息的多普勒频谱信号,改变目标的运动速度,明显观察到多普勒频谱信号频率也随之改变.     

1.55μm相干激光雷达系统的硬目标速度探测

为了实现激光雷达系统对硬目标的探测,设计了相干探测系统,引入平衡探测器优化本振的大小,并对漫反射硬目标速度进行了探测。结果表明,采用平衡探测器,优化本振的大小,可以有效地提高系统的信噪比,对漫反射硬目标的速率探测平均误差为0.49m/s,测量速率的方差为0.91m/s,实现了系统对漫反射硬目标速度的相干探测。这一结果对于相干测风激光雷达的研制是有帮助的。     

先进固体激光会议报道

美国光学学会先进固体激光器专题会议(ASSL)新千年的第一次会议于2000年2月13日～16日在瑞士举行。250多人参加会议。约百分之八十的与会者来自美国和欧洲,其余的来自日本、中东、亚洲和大洋洲。 会议首先介绍了一系列高功率二极管抽运激光器,宣读了一份斯图加特大学关于此技术在未来激光材料加工发展中应用的特邀报告。接着在加利弗尼亚与德国小组间讨论了激光能量反射增强和振荡,不过目前有关最高能量的报道是日本东芝公司的3 kW。但激光会议确信能量将远不止这些。由TRW提交的一份关于900 W高亮度二极管抽运Nd∶YAG相位共轭激光器的论文描述了900 W输出的衍射极限光束,这是激光亮度的新记录。 会上,Ralph Hutcheson缅怀激光工业创始人之一、诺贝尔奖获得者和微波激射器的发明人Arthur Schawlow。Gunter Hube饶有兴趣地回顾了生长晶体的历史,他说,我们所取得的每一个激光进展都归功于晶体生长者,是他们用一生的精力为我们制造出更好的激光器和非线性晶体,特别是Nd∶YVO4,KTP和LBO这些材料带来了激光器的变革。 光纤激光器也召开了自己的会议,以南安普敦大学的一份特邀报告为主,报告了功率的提高,他们的解决方法是增加纤芯直径和利用折射率控制模。中红外光纤激光器还有其他的发展潜力。在题为“增益开关模式的10 mJ包层抽运掺Tm石英光纤激光器”中,英国曼切斯特的研究人员讲述了掺Tm调Q光纤激光器的能量达到10 mJ,但脉冲持续时间很长(100 ns),而且很不稳定,限制了峰值功率和效率。来自Soreq的一篇论文也引起关注,它讨论了880 nm常规大晶体YAG激光器的抽运,如果克服了低层次吸收损耗,将可能使大晶体激光器具有光纤激光器的性能。 在许多论文中谈到许多二极管激光频率上转换的转换效率(如Macquarie大学的一篇论文)时,也论及像YCOB系列之类自倍频材料,这些材料只处在相对低能量的水平。大阪大学的一份论文提到,弄清这些材料在能量标定或受Gray定律制约问题非常有意义。来自瑞士ACREO的题为“新型小型二极管抽运激光器”的论文中,对未来集成在半导体芯片上的激光器作了极有吸引力的介绍。这种芯片大小的装置能应用在各种未来的微电子设备上,使二极管抽运激光器更像二极管。 日本的研究人员主持了紫外激光会议,他们开发的CLOB和Gd∶YCOB材料前年曾展出,可为三倍频提供非临界相位匹配,并对波长从1064 nm到355 nm的光有30%的转换效率。然而Gd∶YCOB晶体中的光致破坏和损伤方面的材料问题仍然困扰着紫外晶体。 在新应用方面首先有一篇来自英国医学研究理事会(MRC)系统和海德堡大学的特邀报告,其内容是关于激光神经外科和利用锁模技术以最小的热量效果转移完好的生物组织膜。今后几年这些过程中热效应区的去除很有可能拓展到众多的商业医疗领域和工业应用。 很多在会上初次亮相的技术很快就会应用于商业产品中,如用声光调制器产生单频信号、被动锁模SESAM、周期极化铌酸锂光参量振荡器及其他。     

1984年国际激光会议报道

1984年11月26~30日在美国旧金山举行了该年度的国际激光会议。参加这次会议的有美国、西德、加拿大、东德、中国（包括台湾)、印度、意大利、法国、日本、瑞典、英国、苏联、智利、巴西、以色列等国家的科学家近500人，以及为数众多的商人。会上共有四篇大会报告，300多篇分会报告及50多篇墙报，涉及27个专题。会议共有六个分会场同时进行。     

激光工程与应用会议报道

1973年5月30日至6月1日在华盛顿举行两年一度的激光工程与应用会议。约有1250人参加,58家公司展出了产品。     

成像激光雷达系统模拟

成像激光雷达系统对精确制导、直升机防撞等都具有重要的意义。计算机模拟技术是成像激光雷达系统的设计和研究中一个有效手段。本文以所建立的二极管泵浦固体成像激光雷达实验演示系统为研究对象,对立了成像激光雷达系统计算机模型。该模型是所建立的演示系统的一个有力的辅助研究工具,对实验系统性能的改进、方案的进一步完善、目标特性和大气传输特性的研究都可起到很大的推动作用。     

CO2激光雷达系统

由于CO2激光器波长适中,光束质量好,因此对测距、导弹制手和遥感等应用特别有利。     

GaAs激光雷达系统的改进

GaAs注入式激光雷达系统曾有报导。但由于辐射功率所限,这种系统的性能比不上采用Q开关高功率固体激光器的光雷达。至今这仍然是GaAs激光系统没有改进的原因。由于眼睛安全和寿命的考虑,有理由作出新的努力采用最佳光学元件和发展信息处理方法,来设计出最佳低功率系统。表1汇编了在不需要用后向反射器应用场合使用这类系统的一般要求。     

紫外多波长激光雷达系统

每到晴天，武汉大学珞珈山上空总会出现神秘的激光，直达100km的大气层。神秘的激光是武汉大学空间物理学专家、长江学者易帆及其团队研制的激光雷达系统所发出的。由于激光雷达系统的“辛勤工作”，易帆及其团队率先完整地获得了我国高空100km以内区域的第一手大气温度资料。     

第九届国际半导体激光会议报道

在过去几年里，半导体激光技术已取得很大的进展，但研制人员仍然赶不上理想器件水平的要求。几千兆比特调制激光二极管的能力还不够，对于通过单模光纤的长距高速传输，光谱宽度必须足够窄以限制脉冲展宽。同样，功率输出也不够大,对于绝大多数应用，光束质量必须很好，输出要单模。     

基于外照射的无源相干雷达系统及其关键问题

通过建立实验系统并对基于调频广播照射的单站无源相干探测系统原理的研究,提出了基于通道均衡、杂波抑制和距离多普勒相干匹配滤波的信号处理方案;分析了直达波和多径杂波为整数迟延和分数迟延时的杂波抑制方法及性能,讨论了通道频率特性以及通道非线性对相消性能的影响.对实测数据的处理结果表明通过设置良好的接收方案和利用提出的处理方法,能有效地探测和跟踪远距离运动目标.     

光纤阵列编码成像激光雷达系统

提出了一种基于光纤阵列的编码成像激光雷达,该系统采用光纤阵列代替传统成像激光雷达中的多像元光电探测器阵列。该设计通过编码、合波形探测、解码使用少探测器实现高分辨率成像,避免了高像素光电探测器阵列的研制难题。同时,对系统解码信号进行了进一步的去噪算法,仿真结果表明在低信噪比条件下小波去噪算法可以获得比较好的成像效果。