1064 nm波段白天背景噪声分析及应用研究

卫星激光测距(SLR)是目前卫星单点距离测量精度最高的技术,已成为高精度测量领域不可或缺的手段。国际上大多数SLR台站采用532 nm的工作波长,在白天测距中存在天空背景噪声大、有效回波识别困难等问题,影响了台站的白天测距数据产出。鉴于白天1064 nm 波段天空背景亮度低,理论上对比分析计算了1064 nm波段与532 nm波段的系统噪声强度。并在晴好白天开展了1064 nm波段的噪声测量,并与532 nm波段的测距系统噪声进行了比较,数据结果与理论分析基本一致。在此基础上,开展了晨昏时段的1064 nm卫星激光测距实验,并获得了多圈次卫星的有效回波数据,为1064 nm的白天卫星激光测距打下了技术基础。     

北斗卫星全球激光测距观测及数据应用

卫星轨道精确测定是卫星导航系统提供导航服务的基础。北斗卫星导航系统是我国自主研发的新一代卫星导航系统,卫星上均装载了激光反射器,以厘米或毫米级精度卫星激光测距作为北斗卫星精密测轨与微波测量系统的独立外部标校手段。为增强北斗卫星的激光观测能力,上海激光测距站在白天光束监视、望远镜精跟踪、噪声滤波等方面进行了性能改进,在国际激光联测台站中首先实现同步轨道卫星白天激光观测;基于国际激光联测机制,组织国际激光测距站开展北斗卫星全球激光观测实验,获取了28个台站对北斗卫星的激光观测数据,弥补了国内台站地域局限性,为国内卫星获取国外台站观测数据提供了途径。利用全球台站激光观测数据开展了北斗卫星激光独立定轨、广播星历精度检核等研究,并将结果应用于北斗卫星导航系统性能评估。     

1 064 nm波长白天卫星激光测距试验

1 064 nm波长大气透过率高、天空背景辐射小,采用该波长激光开展卫星测距,有助于提升测距系统的探测能力,已成为国际测距技术的重要发展趋势之一。采用2.2 nm窄带滤光片,计算并测试了白天情况下1 064 nm波长测距系统的噪声,验证了该滤光片在白天对背景噪声的抑制效果。基于圆心光路调节方法,夜间借助红外相机实现了1 064 nm波长激光发射光路与机械轴的重合度调节,保证了全天区优于5″的激光指向精度,解决了白天观测条件下1 064 nm波长激光精确指向问题。采用重复频率为1 kHz、功率为5 W的1 064 nm激光器,建立了1 064 nm波长白天卫星激光测距试验系统,最远获得了地球同步轨道卫星的有效回波数据,实现了1 064 nm波长白天激光测距。试验研究将为我国1 064 nm在远距离卫星激光测距、空间碎片漫反射激光测距方面的应用与发展奠定了技术基础。     

白天卫星激光测距望远镜指向误差修正方法研究

白天卫星激光测距时,由于望远镜机架受太阳辐照和温度变化等因素影响,指向误差时变性较大,影响了对白天卫星的精确跟踪指向。针对卫星过境天区,提出了一种通过白天恒星监视,实现望远镜局部指向误差快速修正的方法,消除环境温度变化效应,实现高精度望远镜指向。以中国科学院上海天文台60 cm口径卫星激光测距系统为平台,应用短波截止滤光技术,实现了对亮于3等恒星的白天监视;并在卫星过境天区选择到6到7颗恒星进行观测,建立望远镜局部指向误差修正模型,以满足白天激光观测需求。该方法对白天卫星测距特别是高轨卫星等具有一定应用价值,也可推广到其他需白天目标观测的望远镜系统。     

53 cm双筒望远镜高重频空间碎片激光测距系统

空间碎片的存在对在轨运行航天器的安全构成严重的威胁,同时空间碎片的不断产生对有限的轨道资源也将构成严重威胁。采用激光测距技术可实现空间碎片的实时高精度定轨,从而可有效规避其对航天器的撞击。为了开展高精度小尺寸空间碎片激光测距,研制了可快速平稳跟踪400 km以上空间目标的53 cm双筒望远镜,然后结合低功率高重频亚纳秒激光器和单光子探测技术,在该望远镜上研究和实现了空间碎片激光测距技术。结合激光测距方程,分析研究系统的空间碎片探测能力,当碎片距离为1 000 km时,能探测到回波光子的碎片最小尺寸约为478.5 cm。实际观测表明:该激光测距系统具有探测米级空间碎片（约1 000 km远）的能力。     

LD抽运的Nd:YLF/Cr4+:YAG被动调Q激光器

报道了激光二极管（LD）抽运的Nd：YLF激光器,采用平凹腔结构,分别用两片Cr^4＋：YAG可饱和吸收晶体,实现了被动调Q,输出激光波长为1053nm。采用厚度为0．5mm小信号透过率为90％的Cr^4＋ YAG,在泵浦功率最大为17W时,输出脉冲宽度为60．6ns,平均功率为1．5W,重复频率为9．5kHz,单脉冲能量为157．9mJ;采用厚度为0．55mm小信号透过率为95％的Cr^4＋ YAG,在泵浦功率最大为17W时,输出脉冲宽度为68．6ns,平均功率为1．35W,重复频率为14kHz,单脉冲能量为96．4mJ。     

美国空军将发射第23颗“国防支援计划”卫星

11月10日，美国空军的第23颗（也是最后一颗）“国防支援计划”（DSP）卫星将搭载“德尔它-4”重型渐进一次性运载火箭（EELV）被送入轨道，发射窗口的开启时段为晚上8时39分至10时42分。DSP卫星能提供洲际弹道导弹发射的早期预警。该卫星使用红外传感器探测导弹和助推器羽陷发出的热。     

一种对高速运动目标的单光子测距方法

作为一种前沿的激光探测技术,单光子激光测距技术已成功应用于月球测距、卫星测距和地面测高等领域。然而,单光子测距在机载空对空、地对空平台上对高速运动目标进行跟踪测距时,回波光子落在不同的时间窗,导致直接计数无法有效提取信号的问题仍需解决。针对空对空条件下单光子激光测距的应用需求,基于时间相关光子计数技术设计一种适用于全天时、宽时域、多噪声条件下对高速运动目标的单光子测距方法。该方法采用阵列单光子探测器和相邻时间窗相关统计多帧处理算法提取激光回波光子信号,并在Matlab平台上对算法进行仿真实验,使用多元阵列单光子探测器实现最大测程百公里以上、背景噪声计数率约为5 MHz、单脉冲回波光子计数平均值为1条件下的回波光子信号提取。该方法能够克服传统单光子探测只能对准静态目标测距,只能在小接收视场和小波门范围等弱背景噪声及目标轨迹可预测条件下应用的限制,将单光子探测由只能固定平台夜晚对准静态目标测距推广至通用平台全天时对高速运动目标测距。     

一种面向空间应用的激光测距方案设计与实验

针对空间应用背景对激光测距系统宽测程、高精度、实时测量的要求,使用相位式激光测距法中分散的直接法设计了一种激光测距方案,其理论测程可以达到10 km,测距精度可以达到0.1m。对激光器和窄带滤光片提出了技术指标要求,对雪崩光电二极管（APD）进行了选型,并通过对空间环境背景噪声的分析和对空间非合作目标测程方程的分析验证了技术指标选择和APD 选型的合理性。实验结果表明:该系统最大测距误差为8.71 cm,符合测距精度优于0.1 m的技术指标要求,同时具有较高的动态性能,测距时间不超过1 ms。此外,系统具有较小的整体功率和质量,分别为13.29W 和693 g,可作为天基应用的有效载荷。     

LD端泵Nd:YAG/Cr:YAG腔外变频产生高功率紫外

报道了对激光二极管端面泵浦的Nd：YAG晶体,Cr：YAG被动调Q产生的1．0641μm脉冲激光器,用KTP晶体进行腔外和、倍频,分别用LBO、BBO晶体三倍频、四倍频产生355nm、266nm紫外激光。首次采用了一种新颖的腔型设计,用20W的激光二极管阵列（LDA）,在泵浦功率为14．5W的情况下,红外（1064nm）调Q输出平均功率为2．2W,峰值功率高达12kW。用KTP腔外二倍频,532nm绿光输出平均功率为1．2W,LBO腔外三倍频、BBO腔外四倍频,355nm、266nm功率分别高达340mW、300mW。     

CW laser pumped emerald laser

A CW laser pumped emerald laser is reported, A 34 percent output power slope efficiency is observed with longitudinal pumping by a krypton laser in a nearly concentric cavity. The laser has been tuned from 728.8 to 809.0 nm, Losses in emerald are larger than those of alexandrite determined in a similar cavity. Our data also indicate that the excited state absorption minimum is shifted from that of alexandrite.     

浅析激光器的发展与激光测距的方法

激光的出现是人类科技史上的一个伟大进步,激光技术使得测量技术变得更加精确和方便。在地形测量、工程测量和航空摄影测量以及人造地球卫星测量、月球光学定位等航天测量中广泛应用。其中,激光测距是应用最为广泛和成熟的一种,它是集光学、激光、计算机和光电子及集成电子等多项技术为一体的综合性技术。无论是在科学技术、生产建设还是军事应用方面都有着重要的意义。     

YAG laser operation by semiconductor laser pumping

Yttrium aluminum garnet (YAG) laser operation has been achieved using a single gallium arsenide laser diode as the pump. Repetition rates of 200 pulses per second have been achieved in initial experiments. Compared to flashlamp pumping, semiconductor laser pumping requires less. than 5 percent of the light energy to accomplish YAG lasing. Extraordinary repeatability of laser output, pulse to pulse, has been obtained.     

激光引信中发射单元的设计

本文设计了用于机载激光引信的激光脉冲测距发射单元,该发射单元由激光器和驱动电路构成.激光器选择纳秒级脉冲大功率固体激光器,采用半导体激光二极管作为泵浦源,提出了一种获取同步信号的方法,并对其整体结构进行了考虑.为满足引信特殊需要,为半导体泵浦固体激光器设计了专用驱动电路,解决了固体激光器在不同温度下重复频率不稳定性问题,避免了使用体积庞大的致冷器.激光发射单元工作可靠,在很大温度范围内重复频率稳定并灵活可调.5 V电源时,输出峰值功率达2 018 W、脉宽3.3 ns、重复频率达10 kHz.     

无序激光器激光出射的空间分布

讨论一种散射,导出相应的分布函数。分析增益区几何形状,运用蒙特卡罗法模拟光子在无序介质中的随机行走,得到激光出射的空间分布。结果表明：在界面法线方向,激光强度最强,随角度增大强度逐渐减弱,并且光强关于法线旋转对称。激光出射的空间分布与无序介质中光子平均自由程有关,据此可通过测量激光出射的空间分布来反推光子平均自由程。出射的激光光子绝大多数（一般95%以上）都是在离界面3个平均自由程距离内散射出来的。     

脉冲激光泵浦的钛宝石激光器

本文主要从理论和实验上研究了脉冲钛宝石激光器的输出特性     

一种准分子激光泵浦的微微秒染料激光脉冲放大器

本文叙述一种在一个泵浦周期内讯号脉冲三次通过染料池的微微秒激光脉冲放大器,它有效地利用泵浦能量,可以得到4×10~4的高增益,低的放大自发荧光以及没有脉冲变宽,并且结构简单,工作稳定。用四能级分子模型,以及作速率方程的数值解,对放大器的特性做了计算机模拟。计算与实验结果相符。     

Micromirror device controlled tunable diode laser diode laser

An electronically controlled external cavity laser diode for fast wavelength tuning and multiple-colour lasing is presented. The spectral-tuning is accomplished by a digital micromirror device. Tuning of 47.4 nm with a tuning speed of 0.85 nm/ms was achieved. Simultaneous emission of up to 9 laser lines is demonstrated     

Gain in CW laser pumped FIR laser gases

This study is an investigation of the FIR radiation amplification in CW laser excited gases so essential for a complete quantitative understanding of the FIR laser cycle. The small-signal FIR gain coefficients have been measured as functions of the relevant parameters for two transitions in CH3OH and three in CH2F2. The measurements, demonstrating the influence of coherent pumping have been compared to quantum-mechanical calculations of a three-level system, interacting resonantly with two coherent fields. The good agreement found between theory and measurements indicates the correctness of the theory in predicting the gain properties of the CW FIR lasers. Also FIR gain saturations have been measured directly and exhibit the expected features.