10.6微米激光信号的三频外差探测

要把普通光学外差接收机所到达的射频带宽有效地利用起来,就需要由本机振荡激光器精确地跟踪入射载频。光频的跟踪比较复杂,此外,本机振荡跟踪所用的带宽不能用来进行通信。近来,资料〔1〕提出了一种三频外差装置,用于搜索和跟踪多普勒频移的光信号。这种装置发射频差为△ω的频率ω_1和ω_2。在光电探测器中与频率为ω_L的本机振荡混频后,ω_1-ω_L和ω_2-ω_L的差拍输送到一个平方律检波器上。差频项为ω_1-     

采用光学扫描的实时全息术

采用光学扫描的实时全息术美国弗吉尼亚技术公司光学图象处理实验室的研究人员最近发展了一种实时光学全息记录技术。这种技术采用两束时变频率激光对“物体”两维扫描。用光电探测器收集并输出由含扫描物体振幅和相位信息散射所产生的外差电信号。此外差信号被解调并与扫...     

光子外差测速技术研究

光子外差探测是将外差探测技术与光子计数计时相结合的全新探测技术,通过采用具有单光子探测能力的光子计数器作为探测器,极大提升了光子外差探测的灵敏度.本文建立了光子外差探测的物理模型,完成了光子外差体制激光雷达系统设计,开展测速验证实验.实验结果表明,使用光子外差测速技术可在强背景噪声条件下获取目标速度信息,其测速精度达0.005m/s.     

高测速双频激光干涉仪的若干关键问题研究

新型的塞曼-双折射双频激光(DFL)器可连续输出频差3～40MHz的DFL,以这种激光器为光源的干涉仪允许的最高测速可达4m／s或更高。激光器输出的是两正交的线偏振光,针对这一特性设计装词了系统光路,观察到理想的频移现象。已有外差信号处理方法均不能移植用于处理中频差,改进大数对减法使之适合于处理中频差外差信号,得到50MHz以内无累积误差的计数结果。     

锂蒸汽中的参量振荡和注入参量振荡

光学参量振荡是获得可调谐激光的重要方法。利用原子蒸汽中的四波参量振荡可产生紫外、真空紫外和红外可调谐激光。理论计算表明,在锂原子蒸汽中,当抽运波(ω_1)与锂原子2S—3d双光子共振容易实现参量振荡,产生讯号波(ω_3)和空闲波(ω_4):2ω_1=     

外差探测激光多普勒雷达系统性能研究

外差探测激光多普勒雷达由于具有测速精度高和可辨别速度方向等优点而广泛应用于测风、流体测速以及着陆导航等方面。对外差激光多普勒雷达的测速原理、误差来源和系统噪声进行了分析,并给出了系统的信噪比和探测精度的仿真结果。搭建了全光纤外差探测激光多普勒系统。用研制的高精度运动目标模拟器开展了相关测速实验。实验结果表明,速度测量精度优于6.7 cm/s,而且与速度大小基本无关,这与仿真分析结果相一致。     

光外差测量在无损探伤中的相位匹配

在光外差测量中，信号光与本振光的光程差、探测器的相对位置、探测器光敏面相对于激光光斑的大小和聚焦透镜的焦距，对系统的外差效率都有重要影响。针对光学外差无损探伤应用，计算分析了这4个因素对外差效率的影响。对外差效率的数值计算表明：系统外差效率随着光程差的增大而降低，探测器位置不同，此下降趋势不同；探测器相对位置和探测器光敏面大小则具有最佳值；聚焦透镜对外差效率有很大的影响，其焦距只能在一个很窄的范围内选择，被测目标物体与测量系统中透镜的距离越近，此选择范围越窄。根据理论计算所设计的超声外差探伤系统，外差效率可达0．965。系统用于由脉冲激励超声工件的内部探伤，观察到距离1555mm处钢管微小裂缝的超声反射信号。     

钾蒸气中双光子共振四波混合的差频效应

在钾蒸气中观察到了双光子共振四波混合的差频效应。YAG:Nd~(3+)激光器的红外光波(ω_3)和 YAG:Nd~(3+)激光的二次谐波泵浦的可调谐染料激光器的可见光波(ω_1)用作入射波。当染料激光的两个光子的能量等于钾原子高激发态13s 和基态4s 间的能量差时,产生了一个新的波长为4052的相干光波(ω_4=2ω_1-ω_3)。     

相位调制光外差稳频信号检测技术

在高功率条件下,由于受到多种因素的影响,单频光纤激光器输出激光的谱线宽度大幅展宽,输出激光的稳定性也不高。相位调制光外差稳频（PDH）技术在高功率条件下可以实现高频率稳定性。为实现对中心波长为1 064 nm的单频光纤激光器的稳频,理论分析了PDH稳频系统的原理并搭建PDH稳频系统。实验发现100 MHz相位调制光外差信号的检测是稳频系统的关键。实验中首先利用自行设计的探测器前置放大电路,基于Si探测器,实现了信号的探测和放大;其次,设计解调电路,通过将光电转换后的信号与参考信号进行混频实现解调,得到鉴频曲线,实现对光外差信号的检测。     

激光外差探测中的空间失配问题研究

基于高斯本振光与高斯信号光的激光外差探测系统物理模型,利用数值模拟的方法研究了空间失配角、偏移失配、本振光与信号光的光程差、探测器相对位置以及探测器光敏面直径等因素对外差效率及外差信号幅值的影响.结果表明:外差效率及外差信号幅值受空间失配角和偏移失配的影响较大;并针对实际激光外差探测系统中空间失配角及偏移失配等因素对外...     

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。     

微多普勒效应激光平衡外差探测特性研究

面向远距离微多普勒效应探测,建立了激光平衡外差探测输出信噪比的数学模型,并在此基础上仿真对比了平衡外差探测和一般相干探测的信噪比,分析出在合理设置探测器结构参数情况下,平衡外差探测方法在提高信噪比上有明显优势特性。经过实验验证分析,接收信号经时频分析后较一般相干探测可读性更强,减小了特征提取误差,适用于远距离微动探测。研究为目标微动的实际遥感探测提出了一种高效可行的接收方法。     

微微秒相干反斯托克斯喇曼散射

我们用锁模Nd~(3 )玻璃微微秒脉冲激光序列同步泵浦染料激光器产生的锁模运转染料激光作为ω_2,斯托克斯光束,Nd~(3 )玻璃激光倍频绿光作为固定频率ω_1光束和探测光束,对材料相干激发和探测。实验装置如图1所示。泵浦源采用一级振荡、二级放大主被动锁模钕玻璃激光系统。     

非合作转动目标相干测速实验研究

激光相干探测比直接探测具有更高的灵敏度,在远距离非合作目标探测识别中具有优势。为实现漫反射目标速度非接触式测量,采取连续激光外差探测方式,对室内转动漫反射目标速度进行测量。通过对影响测量结果的误差源进行分析,找出影响外差测速准确性的主要影响因素并进行修正。同时采用振幅调制法对转速实时测量,将其作为目标真实速度。将外差测速与振幅调制测速结果进行对比,实验表明:顺时针旋转测速相对误差在2%以内的概率为99.25%,测速绝对误差在0.05 m/s以内,随着速度增大,测量相对误差呈减小趋势,测量绝对误差呈增大趋势。受运动目标速度限制,实验测速动态范围在0.05~16 m/s之间,而该测量系统实际测速最大值可达445 m/s。     

光外差法测量光探测器频率响应的系统校准

通过实验证明了光外差法测量光探测器频率响应特性的一种校准方法的有效性.首先根据光外差法的基本原理详细推导了光探测器频率响应的表达式.发现了激光器调谐过程中的输出不稳定性是影响光外差法测量光探测器频率响应特性结果准确性的主要原因.激光器的输出不稳定性主要表现在输出光的偏振方向、光功率以及光谱不稳定造成的拍频信号线宽变化.实验对两个3dB带宽分别为10GHz和50GHz的探测器进行测量,逐一比较了采用与没有采用相应校准方法的结果,验证了该校准方法的有效性.     

激光自混合干涉测速技术

讨论了激光自混合测速的原理、发展现状及关键技术。基于三镜腔模型,详细讨论了激光自混合测速的原理。反馈光与激光器腔内光混合,调制激光器的输出功率和频率,通过信号处理得到频移量,从而计算出物体的运动速度。当前,激光自混合测速技术尚处于发展阶段。主要针对低速、匀速的运动物体,速度测量范围为几mm/s至几十m/s,测量精度为1%;尚未建立普遍适用的测速模型,对影响自混合测速精度的因素研究还不成熟;信号处理和硬件实现的报道较少。激光自混合测速还有许多关键技术有待解决:高速、变速运动对象测速未见报道;高精度、大动态范围的信号处理技术有待发展;需要研究普遍适用的用于速度方向辨别的方法等。     

一个有源补偿反相压控电压源

本文提出了一个补偿元件的有源补偿反相压控电压源(VCVS)。分析表明,在频率ω/ω_(t1)<<1和ω<<(ω_(t1)ω_(t2)/(1 K))~(1/2)范围内,反相VCVS的转移函数相位误差是三次项-(1 K)ω~3/ω_(t1)~2ω_(t2),其幅度误差是二次项(1 K)ω~2/ω_(t1)ω_(t2)。文中给出了一个应用例子和实验结果。     

相干超反斯托克斯喇曼效应(CHARS)产生机理

我们设计了一种取代受激超喇曼效应,产生相干超喇曼光谱的实验方法。即用两束频率分别为ω_1、ω_O的激光束入射到某种介质上,产生频率为ω_3=3ω_1-ω_2的非线性多光子散射效应,称之为相干超反斯托克斯喇曼散射效应。这是一种四阶非线性过程,它要求所测材料为非中心对称,当入射光频率满足与材料共振能级频率ω_(ab)的一定关系时,即满足:ω_(ab)=3ω_1,或ω_(ab)=2ω_1-ω_2,或ω_(ab)=ω_1-ω_2,或ω_(ab)=2ω_1,会产生频率为ω_3=3ω_1-ω_2的共振光谱。     

固体脉冲三能级激光器的阈值输入能量

当泵浦脉冲宽度t_0远小于激光上能级寿命τ时,三能级激光器的输出能量E_(out)为: E_(out)=v/v_pη_0η_1(E_p-E_(pth))(1)其中,v为激光频率,v_p为工作物质吸收的京浦光频率,η_0为输出耦合系数,η_1为工作     

室温HgCdTe探测器

波兰等离子物理研究所(Plasma Physics Institute)制造出一套不需致冷的室温光导和光磁电(PEM)探测器。这种探测器综合了速度快、灵敏度高及使用简便的优点,可供外差探测、CO_2激光束诊断及CO_2激光等离子体诊断等多方面的应用。PEM探测器不需要偏压电,可直接与示波器连接。探测器的有效面积为1×1mm,辐射照度