CO2激光脉冲外差探测一阶统计特性分析

从分析高斯本振光和爱里信号回波互相干函数 (或外差量子效率 )一阶统计量入手 ,推导出CO2 激光脉冲外差探测振幅、位相和波矢空间夹角匹配条件 ,其外差量子效率的最大理论值为 0 82。在离焦失准状态下 (即球像差 ) ,两束光的位相差主要由高斯本振光波前弯曲决定 ,并因此导致外差量子效率的降低。     

电光调Q脉冲激光外差研究

采用高斯函数模拟电光调Q射频激励波导CO2 激光器输出脉冲激光的波形 ,在理论上研究了脉冲激光外差的波形及其傅里叶变换频谱成分 ,并在实验上测量了脉冲激光外差的波形及其傅里叶变换频谱 ,理论分析与实验结果一致。     

基于三波长掺铒光纤激光的微波信号产生方案

提出并实现了一种基于光外差的微波信号产生方案。理论上详细分析了光外差法产生微波的机理,利用刻写在掺铒保偏光纤上的FBG对构成的线形腔激光器实现了稳定的多波长激光输出,通过调整偏振控制器,改变输出激光的偏振状态,实现了不同偏振状态的激光输出,通过拍频效应得到10.5 GHz,21.2 GHz和31.8 GHz的微波信号。此外,通过调整偏振控制器,还可以实现微波信号在不同频率间的转换。这一方案结构简单,使用灵活,具有良好的实用性。     

腔内CdTe电光调QCO_2窄脉冲激光外差信号特性分析

较详细地研究了腔内CdTe电光调QCO2 窄脉冲激光及其外差信号的时域频域特性,发现它的激光脉冲时域波形有很长的拖尾,拖尾持续时间与CdTe晶体外触发电压开关宽度有关,触发宽度越宽拖尾越长,反之则短。进行了调QCO2 脉冲激光微弱信号检测实验,即将脉冲激光衰减到用直接探测方法无法检测的程度,此时再用外差检测方法,在脉冲包络之内及其拖尾部分观察到了较强的外差中频信号,从实验上验证了外差探测灵敏度远远高于直接探测。根据该激光脉冲拖尾持续时间部分可控的特性,从理论上讨论了CO2 连续激光本振和窄脉冲主振激光外差中频信号频率跟踪和偏频锁定的可行性     

合成孔径激光雷达外差探测的影响研究

现阶段合成孔径雷达(SAR)都采用外差探测,因其外差相干探测的优越性,成为研究和应用的热点。然而,在实际探测中,雷达接收系统接收到的回波激光信号与本地振荡光信号进行相干外差时,匹配具有一定难度。文中分析了信号光宇本振光的夹角对外差信号的影响。     

陶瓷多通道折叠射频波导稳频脉冲CO2激光器研究

为了研究可用于红外激光外差成像雷达、由腔倒空脉冲工作模式的主振激光器和处于连续工作模式的本振激光器组成的射频波导稳频脉冲 CO2激光器,采用输出端腔外准折叠和主、本振全反射端共用同一块原刻闪耀光栅的方法,分别缩短了器件的长度和提高了主、本振激光器的外差频率稳定性。通过调节CdTe调制器上的高压脉冲下降沿时间,可以使主振得到宽脉冲的腔倒空激光输出,本振通过插入压电陶瓷来实现系统的外差中频信号的偏频锁定。主振在腔倒空模式下工作重频可达到70kHz,得到脉冲峰值功率达到2.5kW（脉宽约为30ns）、主本振外差中频（120MHz）频率漂移在短期内小于1MHz 的结果。结果表明,研制的激光系统可以满足外差成像雷达系统的特殊要求。     

激光外差实验研究

利用激光外差探测原理实现综合孔径激光雷达探测越来越受到关注。通过二极管泵浦固体激光外差探测实验,实现了实验平台上接受目标反射微弱回波信号的外差探测,得到了信号光功率与本振光功率之间数量级差别的阈值范围,总结了实现激光外差探测应用于综合孔径激光雷达领域的条件。     

无线光外差检测系统影响因素及关键技术研究

光外差检测能提高无线激光通信系统的光电检测灵敏度,可以增大通信距离,并且能够采用多种调制方式。提出了一种基于副载波调制的无线光外差检测系统,重点对大气信道对外差系统的影响因素进行了分析。着重研究了偏振状态和波前修正联合控制、载波恢复、同态滤波等关键技术,以克服大气散射和大气湍流对外差检测系统的影响。最后介绍了无线光外差检测的实验系统,为无线激光通信外差检测技术提供理论依据和实验基础。     

CO2脉冲外差激光成像光学系统中高斯光束光路的设计

为提高CO_2脉冲外差激光成像光学系统的外差探测效率,在出射光为基模高斯光束的本振光路的设计中。根据光束经过光学系统的变换与传输特性,采用离焦式扩束望远系统,调节本振高斯光的束腰位置,使之与置于成像物镜焦平面的探测器的光敏面重合,实现高斯光束的本振光与从目标反射的平面波信号光位相的最佳匹配。     

TEA CO2激光在AgGaSe2晶体中的倍频实验研究

实验上实现了TEACO2 激光在AgGaSe2 非线性光学晶体中的倍频光产生。着重研究了TEACO2 激光的能量、脉冲重复频率以及基波的焦点位置对于倍频光输出的影响。实验中得到了倍频光的角度调谐曲线 ,将入射光聚焦在晶体的中心区域 ,获得最大倍频光输出能量为 1 32mJ。脉冲能量转换效率为 2 4 % ,主脉冲的最大转换效率为 4 %。还分析了脉冲重复频率的变化 ( <10Hz)对倍频转换效率的影响。实验结果发现抑制倍频转换效率的主要因素为晶体的光学质量、激光脉冲低功率密度的拖尾以及激光脉冲的不稳定。特别由于脉冲附带长的拖尾加剧了热透镜效应 ,使得脉冲重复频率的增加引起转换效率的降低。     

无线光外差检测系统研究与仿真

本文提出了一种新的基于副载波调制的无线光外差检测方案,用Optisystem对其进行仿真,计算了系统的外差增益,分析了影响无线光外差检测系统外差增益的几个主要因素,包括信号光的偏振态、激光器线宽、本振光功率及调制速率。从仿真结果可以得出：若信号光和本振光的偏振态不一致,会导致外差增益的下降;接收机灵敏度随光源激光器线宽的增大而降低,误码率要达到10-9,线宽最大不超过25KHz;增大本振光功率可以提高灵敏度,但这个提高不是无限地,存在一个最佳本振光功率,如果大于这个最佳值,信噪比反而会降低。     

数字化脉冲激光引信探测系统设计与信号处理

针对以往模拟脉冲激光引信探测系统存在的测距误差较大的缺点,为进一步提高脉冲激光引信的测距精度,设计了一种数字化脉冲激光引信探测系统.该探测系统包括发射、接收和信号处理3部分,其中信号处理部分主要实现脉冲回波信号的高速实时采样与缓存、信噪比增强与时延估计.采用双通道ADC并行采样,实现了以200 MHz的等效采样频率对脉冲回波信号进行高速采样.当脉冲回波信号很微弱时,采用多脉冲相干平均算法提高了其信噪比,增强了对微弱回波信号的检测能力.通过最小二乘时延估计算法得到了回波时延,进而计算得到目标距离.测距实验结果表明:该探测系统测距精度较高,最大测距误差为0.25 m.     

激光合成波长纳米测量干涉仪的非线性误差分析

描述了激光合成波长纳米测量干涉仪的测量原理,分析了非线性误差对该干涉仪的影响,得出了由偏振光非正交、椭偏化和光学元件偏振非正交及椭偏化等对该干涉仪造成的非线性误差为偏振态误差的二阶或高阶小量。进行了激光合成波长纳米测量干涉仪和激光外差干涉仪的对比实验,结果表明激光合成波长纳米测量干涉仪的最大误差为2.1nm,优于激光外差干涉仪的最大误差7.5nm,验证了激光合成波长纳米测量干涉仪的优越性。     

激光超声与皮肤的作用机理及其振动检测系统

为了探索激光超声在生物组织无损探测方面的应用,用有限元方法研究脉冲激光激发皮肤产生超声波的机理,并构建一个具有较高检测灵敏度的光学干涉系统。首先,在建立由表皮、真皮和皮下脂肪构成的皮肤模型的基础上,研究脉冲激光激发皮肤产生超声波机理的数值分析技术;其次,用解析的方法论述光学外差干涉法检测微弱超声振动的基本原理;最后,构建一种线偏振光外差干涉实验系统。结果显示．用主频为62．42KHz、幅值为74V的方波信号激励超声探头作为振动信号源,测得振动信号频率和幅值分别为62．38KHz和76．4mV。表明有限元方法是研究激光超声机理的一个有效手段,所构建的干涉系统可用于微弱超声振动检测的实验研究。切形     

种子注入固体激光相干探测实验研究

利用激光二极管(LD)抽运的单块非平面单向行波环形腔单频固体激光器作为种子源,对电光调Q的功率激光器进行种子注入。通过温度反馈控制对种子光源进行频率调节,控制种子光源和从动激光器自由振荡频率的匹配,得到种子注入发生比率为80%,脉冲功率半宽度为20 ns,能量为5 mJ,重复频率为500 Hz的单频激光输出。利用目标反射回波与声光移频的本振光进行外差探测,获得了包含速度信息的相干信号输出。     

Performance analysis and experiment of a homodyne receiverinsensitive to both polarization and phase fluctuations

A detailed bit-error-rate analysis of a differential phase-shift keying (DPSK) homodyne receiver which comprises polarization and phase diversities is presented. It is shown that both the requirement for the laser linewidth and the receiver sensitivity are approximately equal to those of a conventional DPSK heterodyne receiver. The insensitivity of the receiver to the polarization state of the incoming signal is also investigated both theoretically and experimentally     

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。