便携式脉冲调制型医用半导体激光器的驱动电源及光学透镜系统的设计

针对脉冲激光器穴位照射治疗的特点,对半导体激光二极管（LD）的驱动电路及光学镜头系统的设计进行了研究。本文设计了一款新型的锂电池供电便携式脉冲医用激光器,介绍了采用脉冲调制恒流驱动的原理以及采用透镜组和电路调整的方法改变激光照射功率密度的光学镜头的设计方法。该款脉冲激光器适用于激光体外穴位照射,对激光临床应用有一定的意义。     

超快电磁脉冲辐射的产生与检测

本文报道了一种产生超快电磁脉冲辐射并对其进行检测的方法。利用飞秒级超快激光脉冲照射半导体样品，并通过采用一种特殊结构电光采样进行接收，我们测得了脉宽为３００飞秒的电磁脉冲辐射。     

脉冲激光测距机靶标调向光轴平行性检测方法研究

提出一种基于靶标调向装置的脉冲激光测距机光轴平行性检测方法。靶标十字分划中心分别与脉冲激光测距机白光瞄准光轴十字分划中心和激光发射光轴光斑中心对准,通过读取码盘数据计算光轴平行性误差。该方法操作简单,能够实时定量地检测光轴平行性误差,有效地提升了检测精度,实现了光轴平行性检测的数字化、自动化。     

抗背景光干扰的双波长激光脉冲相关检测方法

针对激光脉冲相关检测易受背景光干扰影响的问题,提出了一种抗背景光干扰的双波长激光脉冲相关检测电路设计方案。设计了四路视场相同的探测单元,分别在其前面加装中心波长不同的窄带滤光片。当其中一个工作波长的威胁激光出现时,对应波长的两路探测器的输出与威胁激光信号和背景光响应,而另外两路探测器的输出则仅作为背景光响应,将它们分别对应相减后再进行相关处理,从而抑制各单元间相关背景光的干扰,同时实现对双波长激光脉冲的相关检测。实验结果表明:电路在实现对背景光干扰有效抑制的同时还能实现对双波长激光脉冲的相关检测,证明了设计方案的可实施性与有效性。     

低噪声单微粒散射光检测电路

针对单微粒散射光信号弱、脉宽窄的特性,设计了一种低噪声宽动态范围光电检测电路.首先对单微粒散射光脉冲检测原理进行了分析;然后根据散射光脉冲信号特征对检测电路进行了设计;最后搭建了实验系统并对检测方法性能指标进行了评估.实验结果表明:设计的电路带宽为1.5 kHz～1.2 MHz,总输出噪声的均方根值为3.51 mV,计算结果与实验结果基本一致,误差为3.33％.该光电检测电路能够有效地对微弱的散射光信号实现低噪声放大,为后续处理提供了稳定的信号.     

基于目标波形模型的多脉冲激光雷达目标信号模拟

多脉冲激光雷达发射数个至数百个高重频激光照射目标,利用多脉冲回波累加实现信号积累。多脉冲激光目标检测性能的验证需要基于目标回波波形模型的动态目标信号模拟。脉冲激光目标回波波形可以由激光发射、信道传播、目标反射等环节之间的卷积传递关系加以建模。文中首先通过建立各环节的数学描述得到了回波波形的连续卷积模型。接着,针对积分解析模型不利于工程实现的问题,基于发射脉冲距离分辨单元提出了离散算法实现特定外形目标激光回波波形序列的直接计算。结合远程飞机目标的回波信号仿真,指出了回波波形与目标特性的内在联系,并通过实验进行了可信性验证。最后,应用文中模型及方法给出了多脉冲激光雷达动态目标模拟器的研制实现,为开展多脉冲激光目标检测研究提供必要的验证测试条件。     

基于PSD窄脉冲激光信号检测放大电路噪声分析及参数匹配研究

针对基于位置敏感探测器的窄脉冲激光信号检测放大电路,根据其电路组成建立相应等效噪声模型。通过分析信号增益、噪声增益与电路各元器件参数以及频率之间的关系,得到该检测放大电路输入窄脉冲信号与输入噪声的动态响应输出。在此基础上求得使系统不发生震荡的运算放大器单位增益带宽计算公式,并通过研究系统信噪比与频率的关系给出使电路信噪比最大时的最优带宽求解方法。最终,通过具体算例给出电路参数一般性设计方法,并通过仿真得到,小结电容PSD有助于提高电路信噪比。     

用于远程激光测距机的板条激光器

研制了用于远程激光脉冲测距机的板条激光器。使用半导体泵浦的MOPA激光结构实现了大于250 mJ的脉冲激光输出,输出脉冲宽度为12.83 ns,最终输出激光光束束散角为0.18 mrad。该激光测照器可应用于远程激光测距。对激光测距机的测距与照射能力进行了理论计算与分析。理论分析表明,应用于机载平台时,该激光测照器能够实现50 km距离的激光测距。该型激光测距机具有测距距离远,重量轻,结构紧凑等特点,具有广泛的应用前景。     

窄脉冲激光探测电路分析与设计

光电检测电路的设计对激光探测系统的性能有重要的影响。针对窄脉冲激光的时域特性,对窄脉冲激光电路设计进行了详细的分析,包括光电二极管的偏置电压对检测电路的影响、光电流转换方式对信号带宽影响等。为提高探测系统信噪比,对放大电路、补偿电路的带宽设计提出优化方法,给出窄脉冲激光探测器的前级放大电路参数设计的依据,并对探测电路优化及设计方法进行了详细论述,为光电检测电路的设计提供了有效的设计方法。     

高灵敏紫外激光脉冲能量在线检测系统设计

介绍了一种基于PIN光电二极管的紫外激光脉冲能量在线检测系统。首先,采用激光主光路外的检测光实现激光脉冲能量的无损在线响应;其次,采用高速高精度积分电路将响应光电流处理为电压峰值;最后,利用激光系统的同步触发信号进行检测时序设计从而获得精确的激光脉冲前后的检测系统输出差值,经过计算后获得精确的激光脉冲能量。检测系统在248 nmKrF和308 nmXeCl准分子激光器上进行了测试,实现了对0~200 Hz重复率运行的准分子激光能量在线无损检测,测量结果与输出端外置能量计测得结果相对比,相关性与可重复性一致,满足应用需求。     

基于功率晶体管窄脉冲激光驱动设计

激光的高功率、窄脉冲是提高激光引信系统精度,提高引信抗干扰能力的重要手段。为实现小体积的高频、高功率、窄脉冲激光发射,采用大功率晶体管正反馈设计出晶闸管开关应用于高频脉冲激光测距窄脉冲激光发射电路,用钳位二极管抑制激光器反向击穿。通过对RLC充放电回路、晶体管开关电路、晶闸管器件的分析,设计SCR电路,分析放电回路的三个步骤,运用pspice仿真程序对驱动电路进行了参数仿真。制作了印刷电路板,得到峰值电流12 A,脉宽8 ns的脉冲电流。     

脉冲激光微能量测量

叙述了用热释电晶体测量脉冲激光能量原理,研制了热释电激光微能量探测器。采用放大、同步触发门控电路、峰值保持器和数字显示等技术,抑制了电磁场和其它干扰,使探测器灵敏度较高,最小可探测70毫微焦耳脉冲激光能量。     

脉冲激光测距时刻鉴别方法的研究

介绍了一种用于脉冲激光测距技术的双阈值前沿时刻鉴别方法。分析了由接收信号幅度变化引起的计时误差。 采用双阈值前沿时刻鉴别方法产生了飞行时间测量的停止信号和与幅度相关的时间点信号。使用高精度时间测量芯片测量了脉冲信号飞行 时间和信号幅度相关的时间间隔,并对由时刻鉴别器产生的漂移误差进行了修正,获得了误差为$\pm$ 3cm的测距结果。与其它时刻鉴别方 法相比,该方法无需增益控制,其电路结构简单,动态范围宽,而且在脉冲幅度饱和后仍能对漂移误差进行修正。     

基于LabView的激光束发散角测量系统

为了满足激光器生产过程中快速检测激光发散角的需求,研制了一套激光发散角快速测量系统。测量系统采用焦点法测量激光发散角,利用可变光阑法确定透镜焦点处激光束的直径。为了提高测量系统的自动化程度,基于LabView软件开发平台开发了测控软件。可实现对不同孔径小孔光阑的自动更换测量,记录相应的透过能量值,计算激光束发散角,并进行保存和打印。实验结果表明,测量系统测量结果准确,测量误差小于0.05 mrad,自动化程度高、操作简便,能够满足激光发散角快速测试的要求。     

脉冲激光探测电路设计

脉冲激光探测电路的设计是激光应用领域的重要内容,根据脉冲激光信号的特点,从探测能力、响应时间、稳定性三方面对脉冲激光探测电路的设计进行研究,重点论述了光电探测系统组成的三个重要组成部分：光电探测器、光电转换电路和探测器偏置电路。深入分析了光电探测器的选型、利用电阻进行光电转换电路的特性以及利用跨导放大器进行光电转换电路的特性,对于激光探测系统的设计有一定参考价值。     

基于调制光源的八通道光电脉搏波检测系统

为了获取多波长的指端光电脉搏波信号来进行脉搏波特征分析,利用STM32F103ZE嵌入式平台设计了基于八波长激光调制光源的脉搏波检测系统.系统光源是由STM32控制的八波长激光组成的调制光源,再由光电二极管构成光电转换电路将光信号转换为易处理的电信号.系统结合巴特沃斯高通滤波电路与切比雪夫低通滤波电路的滤波特性设计了由...     

大功率高速半导体激光峰值功率测试技术研究

介绍了一种基于脉冲展宽与峰值保持原理实现高速脉冲激光峰值功率测量的方法。它可直接应用于脉冲半导体激光峰值功率测试,数字显示,具有中间环节少、测量精度高（5％）、适用功率范围大（1～200w）、脉宽范围宽（〉50ns）以及具有波形临测接口等特点,     

A new bistable laser diode configuration for all optical switching

A new bistable laser diode configuration for all optical switching has been suggested and its equivalent circuit model is developed. For switching the device to the high state (set) a TE mode optical pulse is required, which is the oscillating mode of the laser, whereas a TM mode pulse is used to bring the output to a low state (reset). But the wavelength of the set and reset pulses are the same as that of the lasing wavelength of the device. The static and dynamic characteristics are studied by simulating the equivalent circuit model using the circuit simulation program PSPICE. It is found that as the carrier lifetime τ_a of the absorption section increases, the width of the optical pulse required for reset increases nonlinearly. The rise and fall times are found to be 0.15 and 0.16 ns, respectively, for a τ _a, of 3 ns     

激光目标回波模拟器能量标定装置研究

为了解决激光目标回波模拟器输出脉冲激光能量无法现场标定的问题, 采用模拟积分原理, 通过光电探测组件参数优化设计和积分组件电路结构设计, 建立了激光目标回波模拟器能量标定装置, 并设计相应实验对标定装置的测量能力进行验证。结果表明, 激光目标回波模拟器能量标定装置可实现对脉冲宽度为10ns~100ns脉冲激光能量值的准确测量, 其能量测量范围为10fJ~1pJ, 包含因子k=2时, 测量不确定度为13.8%。该研究可满足激光目标回波模拟器输出脉冲激光能量测量与标定的需求。     

激光窄脉冲信号探测电路的设计与接收

在激光反射层析成像雷达系统中,激光脉宽越窄,系统的成像分辨率越高。而高带宽、无失真的探测接收电路设计起来较为困难。详细分析了雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)模型及其主要性能参数,并选择了合适的探测器。然后对前置放大电路、主放大电路和可控增益放大电路进行了较为详细的分析,并设计了合适的电路结构。GHz级微弱光电信号在被接收时很容易受到外部噪声的干扰,这会导致接收波形产生畸变。采用电磁辐射屏蔽方法消除了干扰,最终无失真地探测和接收到了1 ns窄脉冲激光信号,满足了激光反射层析成像雷达系统的0.15 m成像精度要求。