FMCW激光雷达精密测量技术及振动特性研究

针对激光器调频非线性对FMCW激光雷达测距精度的影响,研究利用辅助光路提取峰谷值点对测量光路进行重采样的方法。推导重采样测距公式,当测量环境中存在振动时,振动会使得待测目标出现移动,并在拍频信号中引入多普勒频移,增加拍频信号频谱宽度。因此,针对振动情况,利用交叠分时傅里叶变换计算不同时间窗内的频率值来对振动特性进行分析与回归校正。可得到测距中心距离为4.998 0 m,信号的平均振动周期为17.993 Hz,校正后得到目标物体的振幅为12.2μm,所提方法的测距精度均保持在90%以上。     

单频纳秒脉冲激光中心频率实时监测技术

基于光学外差法,设计并搭建了一套脉冲激光中心频率实时监测系统。频率特性已知的连续光经移频后与待测的单频纳秒脉冲光发生拍频,用光电探测器和数据采集卡记录合成光强信号,分析拍频信号的频谱,即可获取待测光的中心频率信息。实验用一台连续单频输出1.57μm激光器作为参考光源,采用移频、斩波、自拍频的方法对测试系统的测试速率和测试精度进行了评估,得出该系统的响应时间为6ms。对于脉宽为30ns左右的激光脉冲,采样率为2GSa·s~(-1)时,测试系统的均方根误差不超过0.07 MHz。     

新型声光通信激光多普勒信号的鉴频电路

根据激光多普勒测振技术进行声光通信的工作原理,设计一种新型、小型激光多普勒测振信号鉴频电路。该电路根据外差探测原理,本地振荡器输出信号与探测信号混频得到一路信号,经90°移相后的本地振荡器输出信号再与探测信号混频得到另一路信号,利用这两路信号得到了多普勒频移量和声源振动的频率。利用扬声器激发的水面模拟振源进行实验,表明该电路可有效测量的振动频率范围为300 Hz~10 kHz,证明可用于水下光声通信。     

环形激光器频率稳定度的高精度测量

以633 nm碘吸收稳定激光器作为标准,通过将待测的环形激光器与之进行拍频,建立了一套检测灵敏度很高的高精度激光频率稳定度检测系统.该系统采用宽带雪崩光电二极管接收拍频信号中的差频信号,经过信号处理后利用高精度频率计实现拍频频率的测量,试验结果表明:该系统的检测频宽可达到800 MHz,频率稳定度的测量精度达到10-11量级,最小可检测激光功率为0.1μW量级,为进行环形激光器高精度稳频回路的研究提供了重要的检测手段.     

多模光纤中宽带非线性散射谱的产生

本文利用声光调Q Nd:YAG激光器的1.06μm输出作为泵浦源,在低损耗多模光纤中获得光谱范围从0.8到1.9μm以上的宽带非线性散射谱。分析表明,宽带散射是由受激Raman散射和四波混频过程产生的。光纤的损耗谱使各级Stokes频移发生改变,这种“频移效应”因长的作用距离及宽的Raman增益而在玻璃光纤中变得显著。     

大频差双腔双频Nd∶YAG激光器合成波绝对距离干涉测量系统设计

为了实现高精度绝对距离测量，提出了双腔双频Nd∶YAG激光器（TCDFL）合成波绝对距离干涉测量方案。以正交解调Pound-Drever-Hall稳频的大频差TCDFL作光源，采用马赫-曾德尔干涉仪结构，设计了双频激光合成波绝对距离外差干涉测量系统，获得了两路同频外差干涉信号，对其进行比相测量，得到合成波干涉条纹的小数级次；对被测距离进行粗测，可唯一确定合成波干涉条纹的整数级次，从而实现绝对距离测量。建立了频差为24 GHz的二极管泵浦1064 nm正交线偏振TCDFL合成波长标定与绝对距离干涉测量实验系统，实验结果表明：空气中的合成波长标定值为12.4614 mm，其标准差为0.13μm；当被测绝对距离为900 mm时，其重复测量平均值为899.3851 mm，标准差和测量不确定度分别为1.36μm和4.08μm。该实验研究为今后研究开发超精密绝对距离干涉测量仪奠定了坚实基础。     

频率测量研究综述

频率测量,主要分为五类:直接测频法、时间间隔—相位转换测频法、数字化测频法、内插测频法和混频测频法。直接测频法是对频率直接进行测量;时间间隔—相位转换测频法是利用相位重合点检测技术将对频率的测量转化为对相位的测量;数字化测频法是利用现场可编程门阵列使频率测量能高速可靠的进行;内插测频法利用内插法完全消除频率测量原理误差的优点来进行高精度频率测量;昆频测频法利用混频技术使待测频率和标频相匹配来实现高精度频率测量。本文综述了频率测量间题的研究成果,并进行了分析和总结。     

消除光强调制影响的双波长正弦相位调制干涉仪

在双波长半导体激光(LD)正弦相位调制(SPM)干涉仪中,通过注入电流调制LD波长的同时,光源的输出光强也被调制,影响了测量精度。提出了一种新的双波长LD SPM干涉仪,通过对干涉信号进行处理,得到与干涉信号相位相关的线性方程组,利用该方程组精确计算相位,消除了光源光强调制的影响,使测量误差由6μm减小至1μm,并利用该干涉仪与波长扫描技术相结合实现了绝对距离的测量,当待测距离为60~280 mm时,测量结果的重复性为1μm。     

机载双基地STAP的OP-DW预处理算法及其性能研究

距离模糊杂波和杂波数据样本距离非均匀对机载双基地雷达杂波STAP性能影响严重,文章提出了一种正交投影-多普勒频移算法以实现模糊杂波抑制和非均匀性补偿.该算法首先基于待检测距离环杂波空间和时间多普勒频率信息构造空间和时间投影矩阵,重构杂波数据,消除模糊杂波,然后利用多普勒频移对杂波样本间距离非均匀性进行补偿.仿真表明:该...     

用非线性光学技术调谐激光频率

非线性光学技术能把激光器的固定输出频率位移到不同的频率范围,其方法多种多样。四波混频能提供远红外和真空紫外的调谐;斯塔克效应位移频率;喇曼频率位移。然而,三波参量振荡独具特色,和频及倍频产生更简单有效。我们研究了届一