底层大气探测激光雷达国内研究现状与进展（特邀）

激光雷达是一种主动遥感探测仪器,具有大探测范围、高时空分辨率与高精度的特点,在大气环境参数（气溶胶、CO₂及臭氧等）及气象参数（温度、水汽、压力及风速风向等）探测方面获得了广泛的应用。随着近些年民众对雾霾类大气现象及气候变化的广泛关注,国家环境治理与气象预报部门以及行业企业等对大气观测技术的迫切需求,大气探测激光雷达在国内得到了快速的发展,并且取得了较好的研究成果。文中总结介绍了近些年国内大气探测激光雷达的研究进展与发展现状。根据探测对象的不同,激光雷达有米散射激光雷达、拉曼探测激光雷达、高光谱分辨探测激光雷达和差分吸收探测激光雷达等,文章较全面地介绍了目前比较常见的激光雷达在大气探测应用中的优缺点及其在不同探测对象中的应用,最后对激光雷达面临的技术瓶颈进行了总结与探讨,并对激光雷达的发展趋势进行了展望。     

激光高度计探测视场角的测试研究

激光高度计的探测视场角是影响系统性能的一个重要参数,论述了视场角对系统探测性能的影响.受到回波杂散光和探测器响应不均匀性的影响,激光高度计的探测视场会随回波能量的改变而发生变化,而回波能量随探测距离发生变化.本文提出了测试激光高度计整机探测视场角的方法,并且模拟了系统在实际工作状态时的情况;对于有近程延时保护的系统,给出了测试的解决方案.对设计视场角为1.5m rad的激光高度计进行了测试,调节模拟回波信号能量至5×10-8W,模拟其工作距离为200km时的工作状态,得出系统的探测视场角为1.46m rad.     

光束偏振的高精度实时检测技术

针对光束的偏振形态,本文设计了一种新型的光束偏振实时检测系统,该系统利用特殊设计的分光片和相位分光镜将被测入射光束分为四路的方法实现了光束偏振状态的实时测量。系统中添加有优化器件可调相位补偿器,用以优化系统仪器矩阵。系统具备优化功能,优化理论和公式被推导和给出。给出了一种理想的仪器矩阵,并实现了该系统,与理想偏差小于0.25%。系统具备优化功能,结构简单,对该系统的偏振检测能力进行了分析和测试,实验结果表明系统测试精度可达97%。     

基于光纤F-P滤波器的全光纤水汽拉曼激光雷达系统的设计与分析

提出并设计了一套基于光纤F-P滤波器的可见波长域全光纤水汽拉曼激光雷达系统,实现对大气水汽和气溶胶的精细探测。讨论了光纤F-P腔内损耗和腔镜反射率对F-P透射谱的细度、峰值透过率以及带宽的影响,得到腔内损耗在小于3%的情况下,光纤F-P滤波器具有较高的峰值透过率（>0.5）和较窄的谱线带宽(<0.9nm)。通过结合光纤带通滤波器和二级级联光纤F-P滤波器的参数设计,在三个独立的光通道中分别实现水汽拉曼信号（660nm）、氮气拉曼信号(606nm)和米瑞利信号(532nm)的窄带宽、高透过率严格滤波,并获得对杂散光的高抑制率。通过系统仿真,对各散射信号强度分布、水汽廓线和探测信噪比进行了数值仿真计算,验证了系统方案的可行性。     

基于LabVIEW的光纤光栅传感的动态解调

设计了一种基于LabVIEW和可调谐光滤波器的光纤光栅传感动态解调系统。用LabVIEW编写虚拟仪器(VI)程序,通过硬件接口由计算机控制可调谐光滤波器,使其在固定波长范围内扫描;采集电路对光电转换后的信号进行采集并送到计算机中分析处理,得到传感信号的反射波长以获得应变量。最后把传感解调系统的测试结果和光谱仪的测试结果进行比较,两者基本一致,说明了解调系统的设计是正确的。     

“激光雷达”专栏序言

随着激光技术和光电探测技术的发展,激光遥感技术也得到迅速发展和广泛应用。相比其他遥感设备,激光雷达具有探测精度高,时空分辨率高的优势,在大气环境、气候、气象研究领域方面受到广大科研:工作者的关注。激光雷达的探测空间从近地表的对流层、平流层一直到中间层(0~120 km);探测对象从气溶胶、云、污染气体、湍流、大气温湿度及风场等各种大气参量。近些年,单光子探测技术、量子雷达等新技术不断涌现,并成功应用于激光雷达探测,进一步拓宽和扩展了激光雷达的探测能力。     

亮度增益对夜视仪视距的影响

亮度增益对夜视仪的视距有很重要的影响。夜视仪最重要也是最基本的作用就是改善微光条件下人眼的观察性能,产生足够亮度的光学图像供人眼观察。以前的视距公式没有考虑到亮度增益对视距的影响。从照度与人眼阈值分辨角的关系的角度出发,将亮度增益加入到了视距公式中,并根据修正出的公式从理论上分析了亮度增益对视距的影响。     

激光助视/微光夜视仪光谱匹配技术研究

根据夜间景物的反射特性以及激光辐射光谱特性,求出了在激光助视下,夜间暗绿色涂层、粗糙混凝土和绿色草木的反射光谱,计算了所研制的头盔式激光助视／微光夜视仪光电阴极光谱响应与景物反射光谱之间的匹配系数,分析了其对照度、对比度等参数的影响,对野外条件下的夜视仪的视距估算和性能仿真可起到指导作用。     

星载激光雷达点目标最大测程标定技术

激光雷达的最大测程是其重要的性能指标,会随探测目标性质的不同而发生较大变化.提出了激光雷达对空间点目标探测能力的地面标定方法,推导并给出了激光雷达对点目标的实用探测方程.影响激光雷达点目标探测能力的主要因素是激光的远场辐射强度分布,分析并给出了求解辐射强度分布的方法和公式.由面目标消光比测试和实验室内激光远场光束质量分...     

激光雷达双轴配准度的测试

激光雷达的双轴配准度是影响系统性能的重要指标,提出了系统装配完成后测试激光雷达双轴配准度的方法.对于有延时保护的系统,提出了测试的解决方案.采用模拟回波发生器产生经过序列延时的模拟回波,利用光路调整器将模拟回波与激光雷达发射光轴调平行后,在一定角度范围内偏转回波方向,对激光雷达接收系统进行扫描.根据系统电信号的输出与光束偏转角度的关系判断系统的双轴配准度.对一激光雷达进行了测试,验证了测试系统的可靠性,对系统精度进行了分析,系统误差＜45μrad.