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中国激光 2018年第7期45卷 169-176页

作者：赵存峰毕德仓姜丽媛竹孝鹏杜娟李文冬陈卫标中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

研究了光学鉴频器的精密温控方法及其对鉴频光学谱线、鉴频误差的影响。设计了双层温控结构及电路,采用三线制等长接法、双路电流源方向切换等方式来减小引线电阻影响,消除了两路电流源失配。研究了基于现场可编程门阵列(FPGA)的模拟和... 详细信息

研究了光学鉴频器的精密温控方法及其对鉴频光学谱线、鉴频误差的影响。设计了双层温控结构及电路,采用三线制等长接法、双路电流源方向切换等方式来减小引线电阻影响,消除了两路电流源失配。研究了基于现场可编程门阵列(FPGA)的模拟和数字混合温度控制方法,不同温度设置点的控制实验显示温控精度达到了0.0062℃,测量误差为0.0036℃。用单频紫外激光测试了该温控精度对光学鉴频器的谱线移动、透过率的影响边界,在该控制精度下的透过率谱线平移为0.11 MHz,造成的速度测量误差为0.0195 m/s。

关键词：测量鉴频器温度光谱多普勒频移

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星载激光雷达系统杂散光分析与抑制

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中国激光 2018年第5期45卷 247-252页

作者：穆永吉李蕊万渊刘继桥侯霞陈卫标中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

针对全球范围CO2浓度和气溶胶检测的星载激光雷达系统的可行性进行研究。由于大气后向散射信号很弱,故星载激光雷达对杂散光很敏感。激光雷达系统由Ritchey-Chretien接收望远镜、多波段中继光学系统以及光电探测系统构成,因此,相比于传... 详细信息

针对全球范围CO2浓度和气溶胶检测的星载激光雷达系统的可行性进行研究。由于大气后向散射信号很弱,故星载激光雷达对杂散光很敏感。激光雷达系统由Ritchey-Chretien接收望远镜、多波段中继光学系统以及光电探测系统构成,因此,相比于传统成像光学系统,其杂散光的分析与抑制技术得到改进。对光机结构建模,基于杂散光来源分类和大量光线追迹,提出了一种位于激光雷达后光学系统中,而非接收望远镜中的杂散光抑制方法。仿真结果表明,位于后光学系统中准直器镜筒上的挡光环极大地抑制了杂散光。因此,可以舍去接收望远镜上的挡光环。

关键词：光学设计杂散光抑制双向散射分布函数星载激光雷达

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基于低密度奇偶校验码和脉冲位置调制的水下长距离光通信系统设计

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中国激光 2018年第10期45卷 219-225页

作者：米乐胡思奇周田华陈卫标中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

基于蒙特卡罗方法对水下激光脉冲长距离传输进行了模拟仿真。根据激光脉冲在水下的展宽情况及脉冲能量的变化规律,系统采用波长为532 nm、单脉冲能量为1 mJ的全固态脉冲激光器作为发射光源,采用口径为100 mm、接收视场角为15°的望... 详细信息

基于蒙特卡罗方法对水下激光脉冲长距离传输进行了模拟仿真。根据激光脉冲在水下的展宽情况及脉冲能量的变化规律,系统采用波长为532 nm、单脉冲能量为1 mJ的全固态脉冲激光器作为发射光源,采用口径为100 mm、接收视场角为15°的望远镜作为接收机。采用现场可编程门阵列(FPGA)进行低密度奇偶校验码(LDPC)编码和脉冲位置调制(PPM),经光电转换及采样后的接收端信号被发送到上位机进行后处理。最后,基于研制的实验系统开展了水池实验,以验证系统性能。理论与实验结果表明,在JerlovⅡ类水质条件下,误码率情况相同时LDPC编码与PPM相结合的通信系统可获得2.34 dB的编码增益。实验证明该系统可以实现水下130 m处误码率低于10^(-5)的可靠通信。

关键词：光通信水下激光通信低密度奇偶校验码编码脉冲位置调制蒙特卡罗法

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直视合成孔径激光雷达自补偿高速空间波前调制器

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红外与激光工程 2018年第10期47卷 63-69页

作者：李光远孙建锋周煜卢智勇张国许蒙蒙张波中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

提出了一种直视合成孔径激光雷达的高速空间相位调制方法。将一束空间偏振光束分为两束同轴同心且正交偏振的光束。在交轨向,将两个光束调制成随时间正弦变化且变化方向相反的空间相位;在顺轨向,将两束光调制成具有符号相反曲率半径的相... 详细信息

提出了一种直视合成孔径激光雷达的高速空间相位调制方法。将一束空间偏振光束分为两束同轴同心且正交偏振的光束。在交轨向,将两个光束调制成随时间正弦变化且变化方向相反的空间相位;在顺轨向,将两束光调制成具有符号相反曲率半径的相位,在慢时间轴上产生与目标顺轨向位置有关的空间二次项相位历程。此种调制方法,在顺轨向具有自动补偿抖动的功能,可以有效地防止平台抖动对成像的影响。

关键词：合成孔径激光雷达直视高速相位调制

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VCSEL侧面抽运的全固态激光器

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中国激光 2018年第10期45卷 1-6页

作者：陈思露张鑫蒋静孟俊清陈卫标中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

研究了一种VCSEL(垂直腔表面发射激光器)侧面抽运的全固态激光器,报道了一种可以稳定工作的紧凑型Nd\:YAG激光器。该激光器采用VCSEL阵列进行侧面抽运,利用微透镜阵列对VCSEL阵列进行准直,并以柱透镜将抽运光整形为线形光束以获得足够... 详细信息

研究了一种VCSEL(垂直腔表面发射激光器)侧面抽运的全固态激光器,报道了一种可以稳定工作的紧凑型Nd\:YAG激光器。该激光器采用VCSEL阵列进行侧面抽运,利用微透镜阵列对VCSEL阵列进行准直,并以柱透镜将抽运光整形为线形光束以获得足够高的功率密度,以Cr^(4+)\:YAG作为可饱和吸收体进行被动调Q,最终得到重复频率为40 Hz、脉宽为4 ns及单脉冲能量为2.1 mJ的激光输出。测试结果表明,该激光器在较大的温度范围内都可以实现稳定的激光输出,同时具有结构紧凑、高抗失谐和高抗振动的特性,可作为未来空间激光探测及其他特殊环境下应用的光源。

关键词：激光器固体激光器垂直腔面发射激光器被动调Q 侧面抽运技术

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直视逆合成孔径激光成像雷达外场实验

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光学学报 2018年第4期38卷 1-7页

作者：李光远卢智勇周煜孙建锋许倩劳陈哲贺红雨张国中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

进行了1.8km和3.4km的直视逆合成孔径激光成像雷达外场实验,给出了远距离成像模式下考虑相位延时的非线性校正算法。实验中,目标为放置在无人机上的角锥和包裹有反射纸的无人机。通过交轨向包络对齐和顺轨向相位补偿算法,先后得到了不... 详细信息

进行了1.8km和3.4km的直视逆合成孔径激光成像雷达外场实验,给出了远距离成像模式下考虑相位延时的非线性校正算法。实验中,目标为放置在无人机上的角锥和包裹有反射纸的无人机。通过交轨向包络对齐和顺轨向相位补偿算法,先后得到了不同成像距离下的角锥目标图像和1.8km成像距离下的无人机图像。成像距离为1.8km时二维分辨率达到了7.2mm×5.8mm,成像距离为3.4km时二维分辨率达到了12.7mm×9.2mm。

关键词：大气光学直视逆合成孔径激光成像雷达空间相位调制外场实验

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星载激光雷达望远镜主镜光机分析与优化

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红外与激光工程 2018年第7期47卷 193-199页

作者：穆永吉万渊刘继桥侯霞陈卫标中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

针对研制和集成完的直径为1 m的激光雷达望远镜,介绍了望远镜主镜系统的结构设计,并分析了主镜二级背板安装点匹配失调及主镜挠性支撑脚作用对主镜面形的影响。通过建立主镜系统的有限元模型开展光机分析,并对分析结果进行了处理,使其... 详细信息

针对研制和集成完的直径为1 m的激光雷达望远镜,介绍了望远镜主镜系统的结构设计,并分析了主镜二级背板安装点匹配失调及主镜挠性支撑脚作用对主镜面形的影响。通过建立主镜系统的有限元模型开展光机分析,并对分析结果进行了处理,使其能够与集成装校时的干涉测量波前图进行直接对比,得出二级背板与光学基板安装点匹配失调是导致主镜形变过大的主要原因。针对此问题对望远镜主镜系统结构进行了改进,通过有限元光机结构分析,预计优化后的结构能够有效地减小匹配失调导致的主镜形变,将使主镜均方根形变量从0.3λ降至0.097λ(λ=632.8 nm),满足激光雷达要求的0.15λ面形要求。

关键词：激光雷达望远镜光机分析光机系统结构优化有限元分析

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小型化碘稳频1064 nm半导体激光器研究

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中国激光 2018年第7期45卷 35-39页

作者：杜娟孙延光陈迪俊黄敏捷杨中国刘继桥朱韧侯霞陈卫标中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

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... 详细信息

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。

关键词：激光光学激光稳频频率调制光谱技术激光雷达

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APD探测器的性能对激光雷达反演CO_2浓度误差影响研究

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红外与激光工程 2018年第4期47卷 133-139页

作者：左维康朱亚丹邱敏刘继桥陈卫标中国科学院上海光学精密机械研究所中科院空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

星载积分路径差分吸收(IPDA)激光雷达是全天时全球范围内探测CO_2浓度的一种有效的方法,而作为接收系统关键元件的光电探测器对激光雷达系统性能有着较大的影响。雪崩光电二极管(APD)有着较大的动态范围与高的响应度,因此它在星载激光... 详细信息

星载积分路径差分吸收(IPDA)激光雷达是全天时全球范围内探测CO_2浓度的一种有效的方法,而作为接收系统关键元件的光电探测器对激光雷达系统性能有着较大的影响。雪崩光电二极管(APD)有着较大的动态范围与高的响应度,因此它在星载激光雷达中广泛应用。介绍了IPDA激光雷达和APD探测器的工作原理,并根据实际工作条件,测试了一款APD探测单元的响应度、动态范围、不同光功率下的信噪比等主要性能参数,分析了这些性能参数对星载激光雷达CO_2浓度的反演带来的影响。结果表明,在CO_2浓度为400 ppm(1 ppm=10^(-6)),吸收波段信号的探测器输出电压在280~980 mV范围内时,APD探测器本身的非线性和噪声造成的误差小于0.8 ppm。

关键词：误差分析积分路径差分吸收激光雷达 APD探测器非线性信噪比

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本振增强直视合成孔径激光成像雷达的二维成像实验

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激光与光电子学进展 2018年第6期55卷 397-402页

作者：张国孙建锋周煜卢智勇李光远许蒙蒙张波劳陈哲贺红雨中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

本振增强直视合成孔径激光成像雷达(SAIL)发射两束同轴且偏振正交的光束,采用外差接收方式接收回波信号,在数据处理过程中对两束偏振正交回波光束携带的目标信号自差,以达到消除大气扰动、运动平台振动和雷达系统本身产生的相位扰动的... 详细信息

本振增强直视合成孔径激光成像雷达(SAIL)发射两束同轴且偏振正交的光束,采用外差接收方式接收回波信号,在数据处理过程中对两束偏振正交回波光束携带的目标信号自差,以达到消除大气扰动、运动平台振动和雷达系统本身产生的相位扰动的目的。对该雷达系统的二维成像实验装置进行了描述,并给出了该雷达系统对二维目标成像的信号获取过程和数据处理过程。实验实现了3.6mm×3.6mm的分辨率,并对两个二维点阵目标进行成像,取得了良好的成像对比度,证明了该雷达对二维目标成像的可行性。

关键词：遥感传感器激光雷达合成孔径雷达相干探测匹配滤波

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