频率综合技术在激光测距仪中的应用

传统的中长距离相位激光测距仪电路设计中常用所需测尺频率的个数来决定晶体的数目。例如,国内的HQ102、JCY-2、DCX-30型测距仪和国外的AGA-8,AGA-600型测距仪均属此类。上述仪器有8～10块晶体,即f_1～f_5为主振电路,f'_1～f'_5为本振电路。为了使主、本振频率保持一个固定频差,即中频△=f-f',常常利用锁相环路将各组主、本振频率于以锁定。但锁相环的引入会降低本振晶体的频率稳定度;且锁相环路直流控制电压的残余纹波是造成周期误差的一个主要来源。图1示出了典型十进制测相激光测距仪原理框图。     

大气及真空条件下玻璃激光焊接对比

为了验证真空环境对玻璃激光焊接气孔形成的影响,采用在大气及真空条件下进行玻璃激光焊接对比试验的方法,对两种条件下气孔率随激光功率的变化及玻璃料向两端扩展的程度进行了理论分析和实验验证.结果表明,气孔的成因不仅是玻璃料中残存的气体,功率提高至45W后,不稳定成分的升华与分解产生了更多气体,进一步提高了气孔率;真空条件对焊...     

纳秒激光在真空环境下对石英玻璃的激光损伤研究

介绍了模拟空间环境条件下激光辐照效应实验方法,搭建实验平台,用纳秒级高峰值功率YAG激光对石英玻璃进行了激光损伤实验,分别测量了低真空和高真空条件下石英玻璃的损伤阈值,对损伤斑微观区域的形貌和化学成分进行了对比分析,给出了激光脉冲能量沉积函数和冲击波膨胀压强的表达式,解释了相应的损伤形貌和损伤阈值变化成因,实验结果与理论分析相符。     

低温真空环境光学系统波像差测试方法

为了能够预知空间低温光学系统成像质量,提出了一种高精度测试低温真空环境下F数小、后截距短的光学系统波像差的方法。首先,分析设计测试光路,对低温光学系统、干涉仪以及平面镜等进行布局,为波像差测试做好准备工作;然后,对低温真空标准透镜、标准平面镜、窗口玻璃等关键部件进行分析与设计,测试时作为系统误差项扣除;最后,调试测试光路,分别得到常温常压和低温真空环境（低温温度为100 K,压强为110-4 Pa）下光学系统波像差。通过精度验证实验表明,测量值与标准值偏差为0.010（=632.8 nm）,差别很小,证明了该测试方法的可行性。解决了光学遥感系统特别是F数小、后截距短在低温真空环境下波像差难以高精度测试或无法测试的难题。     

真空热环境下不同涂覆层光纤传输损耗特性影响研究

为满足光纤光栅传感技术在高真空热环境下的应用,分析了丙烯酸酯和聚酰亚胺2种不同涂覆层单模紧套光纤作为传输光纤,在高真空热环境下对FBG峰值功率的影响,并进行了实验验证。首先,设计了高真空热环境下传输光纤等效模型;接着,设计了不同涂覆层光纤传输损耗特性影响实验方案,搭建了硬件在环检测平台;最后,进行了实验验证,探索了在高真空热环境条件下,不同涂覆层单模传输光纤随着温度、真空度变化对FBG反射谱功率峰值影响规律。实验结果表明:真空度从常压降至10-4 Pa水平再恢复至常压,丙烯酸酯和聚酰亚胺2种不同涂覆层单模传输光纤温度从常温降至-196℃再恢复至常温,历经224 h,FBG反射谱功率峰值均不发生变化,为光纤传感技术在高真空（压力约为10-4 Pa水平）、热环境（-196~25℃循环）中应用提供理论及实验依据。     

真空平板玻璃激光封接气孔控制研究

为了探究激光焊接真空平板玻璃封接层气孔的产生机理，利用扫描电镜、自带能谱仪、X射线衍射仪和金相显微镜等手段，进行了真空平板玻璃激光侧边封接试验，研究了激光功率和焊接速率对封接层气孔的影响，分析气孔产生的原因。结果表明, 真空平板玻璃封接层出现了数量较多、大小不一、相互不连通的孤立气孔，位于颗粒的交界处，主要是由焊料颗粒间的残余空气引起的; 在焊接速率为2mm/s和离焦量为-2mm的条件下，过低或过高的激光功率都不利于减少封接层的气孔缺陷，激光功率为80W(能量密度为80J/mm2)时，封接层组织形貌好，封接层封接质量佳; 在激光功率为80W和离焦量为-2mm的条件下，较低的焊接速率将有利于减少封接层的气孔缺陷，焊接速率为1mm/s(能量密度为160J/mm2)时，封接层组织形貌好，封接层封接质量佳。此研究可为真空平板玻璃的激光封接制造提供理论依据。     

复合材料在热真空下的尺寸稳定性测试方法

航天光学遥感器在轨运行时的环境与地面装调时有很大差异,对于采用复合材料的遥感器而言,在轨运行时由于材料受湿气解析的影响其几何尺寸将发生变化,进而影响遥感器的成像质量.因此,模拟在轨环境下复合材料几何尺寸稳定性测试,分析其在轨条件下的几何尺寸变形是十分必要的.提出了一种在热真空环境下,采用激光双频干涉原理对复合材料几何尺寸变形量的高精度测试方法,对该方法进行了方案验证与精度分析.针对采用碳纤维蒙皮/铝蜂窝夹层结构复合材料的某相机前镜筒进行了实际的热真空环境下几何尺寸变形量测试.结果表明,试验数据与理论数值在数量级上相同,提出的测试方案可行,为复合材料模拟在轨环境下几何尺寸变形量提供了一种测试手段.     

轴跳动激光相干测量技术研究

转轴的圆跳动对机床的加工性能具有重要影 响。为了满足实时在线的高精度测量需求,提出了一种新颖高效 的轴跳动激光相干测量技术。该技术采用稳定可靠的基于塞曼效应的He-Ne激光器作为 光源,具有灵敏度高、输出信噪比高、精 度高、探测目标作用距离远等优点。另外,通过光纤传输,其测量 灵活性和抗干扰性得到了进一步提高,可以满足实时在线的远距离测量需求。实验 结果表明,该系统的测量不确定度小于0.1%。     

五工位真空压力扩散焊设备的研制

真空压力扩散焊是将焊件紧密贴合,在一定的真空、温度和压力下保持一段时间,使接触面之间的原子、分子相互扩散形成连接的焊接方法。而一种金属与非金属的真空压力扩散焊接工艺广泛应用于一种新型高能固体电解质蓄电池的生产上。目前国内生产该种电池的设备还是单工位的。该设备就是在分析了目前市场上对真空压力扩散焊设备的需求情况以及真空压力扩散焊设备存在很多弊端的情况下而研制的。文章重点介绍了五工位真空压力扩散焊设备的主要技术参数、结构特点、控制系统和软件设计。该设备的难点是炉体压头以及压机上、下压盘的平行度（≤2mm）和加荷、卸荷时的压力精度控制。     

发射机谐波电平测量方法

提出了在发射机谐波电平测量中存在的问题和现象,分析了频谱分析仪的工作原理,以混频器的多项式非线性模型为基础,深入研究了频谱分析仪非线性响应对发射机谐波电平测量的影响,给出了影响程度的预测模型,根据谐波电平测量的工程需求,给出了便于工程应用的发射机谐波电平测量方法。     

水平式激光发射系统光轴平行度误差分析

对于激光发射系统,激光轴与电视光轴的平行度是保证其指向精度的关键。相对于传统的光电经纬仪,该系统光轴平行度误差是一动态误差,变化规律较为复杂。为修正激光发射系统激光轴与电视光轴的平行度误差,建立了光轴平行度误差模型,由此掌握该系统光轴平行度误差的变化规律。在总结了影响光轴平行度的主要系统误差源的基础上,分析各项误差对光轴平行度的影响,利用矢量旋转与坐标变换,建立了激光轴经折返镜后在空间坐标系内的指向模型,由此得到两光轴平行度误差模型,通过电视跟踪系统测量两光轴平行度误差值,并采用最小二乘法拟合得到误差模型中各待定系数。实验结果表明:拟合后的光轴平行度达到2.6″,模型能够基本描述两光轴平行度误差的变化规律。     

基于FPGA的星载激光测高仪飞行时间测量

激光测高仪是通过测量激光脉冲的飞行时间来获得测高仪与测量目标之间的距离,因此激光飞行时间测量的准确性是衡量其系统能力的根本指标.研制了在星载激光测高系统中基于单芯片现场可编程门阵列(FPGA)的激光飞行时间测量模块.该模块采用高频计数法结合数字内插法的技术,且单片FPGA的使用提高了激光测高仪的距离分辨率、缩短了测量时间.同时大大简化了电路结构和系统体积,受外界环境干扰小,十分符合星载激光测高要求.最后通过地面检测,整个系统在500 km范围内一般条件下获得±50 cm的测高精度.     

用于计算机光互连的集成化发送器和接收器

从对计算机光互连的实用要求出发，实现了用集成化的发送器和接收器经光纤连接器组成收发对后，能很好地在４×４多处理机系统内用光互连代替电互连。着重探讨了发送器和接收器的结构、设计，以及工艺改进途径，对互连器件的配套选择、性能测试作了一定工作，使之能方便使用。     

激光测高技术的发展趋势

激光测高技术作为一种的先进测量手段,已广泛应用于地形地貌测绘、地球科学研究、航天工程、城市规划、森林资源调查等诸多方面。虽然激光测高技术已相对成熟,但随着激光技术的发展和应用需求的拓展,激光测高技术仍有很大的发展空间。通过对国外近期研制或正在研究的几个具体激光测高设备的介绍和分析,总结了激光测高技术的一些典型技术特点和发展趋势,介绍了多光束发射和接收、单光子探测、多回波测量和多功能集成等技术在激光测高仪的应用。这对开展新型激光测高技术的研究具有一定参考价值。     

外场激光可见光光轴检测装置

设计了一套大气环境下外场可见光、激光两光轴瞄准系统瞄准偏差测试装置,通过外场实验测得不同距离处测试装置的基准光轴的偏差。结果表明,2000 m距离上基准光轴偏差为4.5″,满足了多光谱多光轴动态瞄准偏差测试误差0.1 mrad（20.6″）的精度要求。并据此基准光轴在外场环境下对激光光轴相对于可见光光轴的瞄准偏差进行测试,实现了对光电瞄准系统外场瞄准偏差参数进行精确测量。     

基于波形匹配的高分七号星载激光测高仪山地区域脚点定位方法研究

提出了一种基于波形匹配的激光脚点定位方法,该方法以机载激光雷达点云数据作为参考,通过对观测弧段内激光脚点的单点波形匹配和系列脚点相关系数联合处理的方式,精确计算激光指向和距离信息,实现了对高分七号卫星激光脚点在起伏山区的精确定位。使用美国犹他州山地区域的机载激光雷达点云作为当地实测现场数据,对基于论文方法高分七号星载激光测高仪的精确定位数据进行了实验验证。在平均坡度达到20°的犹他州实验区域,观测弧段内高分七号激光脚点高程精度从精确定位前的（2.45±2.93） m提升至（0.27±0.61） m。试验结果表明,该方法可以有效提升高分七号星载激光测高仪观测成果在起伏山区的精度。     

激光测高仪中雪崩光电二极管的探测性能分析

光电探测器是影响激光测高仪探测性能的重要器件.为了使探测器性能保持最佳状态,采用了近似算法进行分析.该算法使用近似分布函数来模拟探测器的输出,推导出虚警率与阈值门限和倍增因子三者之间的函数关系,找出虚警率、阈值和增益之间的最佳结合点.实验表明,根据该方法设计的激光测高仪探测器接收电路,可使探测概率和回波信噪比有显著提高.这一结果对激光测高仪目标特性的回波分析和地形地貌3维轮廓重建有很大帮助.     

Time compression multiplex transmission system using a 1.3 μmsemiconductor laser as a transmitter and a receiver

A bidirectional system using 1.3 μm lasers as a transmitter and a receiver are investigated. The lasers considered are commercially available Fabry-Perot and distributed-feedback lasers. It is found that the poor performance of a laser receiver, compared to a PIN receiver, stems from three factors: low responsivity, high capacitance, and polarization dependence of responsivity, high capacitance, and polarization dependence of responsivity. The effect of each factor is evaluated. It has been clarified that the polarization dependence of sensitivity originates from the TE and TM modes dependence of both mode confinement factor and reflection at a facet. Using the measured parameters, 1.3-μm laser receiver sensitivity for a 10^-9 error rate is estimated. Burst data transmission experiments show that estimated sensitivities agree well with the measured values. Optical ping-pong transmission distance of narrowband services is determined based on estimated sensitivity