摘要：针对车载激光雷达对激光器光源的应用需求,设计了一种高环境适应性、高重频的全固态激光器。设计上,采用ABCD传输矩阵理论对谐振腔进行计算和分析,实现了激光介质内泵浦光和振荡光最佳的模式匹配;实验上,进行了谐振腔的胶水稳定性测试和局部温控测试,从工艺上提高谐振腔的稳定性。通过测量激光器在高温、低温、振动等不同工况下的功率稳定性,证明了激光器具有高环境适应性。该激光器基于风冷散热实现了整机在-10 oC至55 oC温度范围内和公路谱振动条件下的稳定工作。在泵浦功率为8.31 W、声光调Q模式下,获得了脉宽为7 ns、重复频率为4 kHz、平均功率为0.95 W、单脉冲能量为0.24 mJ的532 nm绿光输出,满足激光雷达车载的应用需求。

摘要：针对航天设备在轨运行时间长、不易更换的特点,提出了一种力矩宽且范围可调的步进电机控制电路设计。该电路原理样机以Xilinx公司的XC3S400pq-208型FPGA为核心控制芯片,以LMD18200为步进电机驱动芯片。在对电路总体设计进行介绍的基础上,重点阐述了航天过程中步进电机阻力矩增加的问题,以及通过脉冲频率和PWM控制技术调节输出力矩的方法。试验结果表明,力矩可调范围的最大值能够使力矩裕度达到4,匹配步进电机在轨运行过程中的力矩要求。

摘要：出射激光脉冲功率的变化对大气激光雷达数据采集的准确度具有很大的影响,因此需要对脉冲激光器功率进行准确的检测。基于出射激光脉冲窄脉宽、高重复频率的特点,提出一种针对窄脉冲激光器的功率检测系统。首先,采用光电二极管构成的光电转换电路实现对激光信号的光电转换;其次,采用跨导型峰值保持电路对激光单脉冲进行峰值保持;最后,通过同步触发信号实现单片机对峰值的采集,测出脉冲激光器出射脉冲的功率。经实验测试,该系统适用于大气激光雷达使用的脉宽为10 ns、重复频率为10 kHz、波长为532 nm的激光脉冲功率检测,且测试结果与标准激光功率计相比具有良好的线性关系和精度,满足应用需求。

摘要：设计一种"PCL-839+控制卡嵌入PC机"模式的二维步进电机运动平台控制系统;详细分析直线型速度控制算法,提出短距运动时的速度曲线改进方法;插补算法采用逐点比较法并针对直线和圆弧插补进行改进,提出一种圆弧终点校正方法。该二维平台控制系统已成功应用于激光划片机,控制效果较好。

摘要：为了扩展激光雷达的测量动态范围,设计了一种基于模拟与光子计数融合方法的信号采集系统。采用多级放大技术设计了用于模拟与光子计数融合方法的双通道前置放大器,并与通用数据采集卡和光子计数卡组成信号采集系统。利用激光雷达信号模拟源搭建了测试系统;通过测量坪特性和脉冲高度分布确定光电倍增管（PMT）的工作高压和鉴别电平;测试了模拟通道和光子计数通道的性能以及两个通道的可拼接性。实验结果表明,设计的信号采集系统性能优于LICEL公司的瞬态记录仪TR20-160;两个通道的信号具有较好的拼接性,通过两个信号的拼接提高了激光雷达信号采集系统的动态范围。

摘要：与目前广泛应用的532nm波段的发射波长相比,采用355nm波段发射波长进行大气温度观测对分光光谱仪的精度要求更高,分光光谱仪的线色散率要达到0.1nm/mm。提出了一种新型高线色散率纯转动拉曼激光雷达分光光谱仪,通过设计双光栅结构来达到激光雷达纯转动拉曼回波信号分光的目的。利用Zemax软件进行设计,模拟分析结果显示:间隔0.1nm的两个相邻光谱在分光光谱仪聚焦镜焦平面处两个相邻谱线中心可以分开1mm,满足测温纯转动拉曼分光光谱仪线色散率达到0.1nm/mm的要求。将实验得到的斯托克斯回波信号强度与理论计算结果进行对比,验证了纯转动拉曼雷达中应用双光栅光谱仪的可行性。

摘要：基于星载差分吸收光谱仪转动部件控制需求,设计了星载光谱仪转动部件的测试系统。采用微动开关复位加定步的电机运动方式实现电机的精确定位。采用脉冲调制(PWM)的方式实现驱动电流的精细调节。并搭建平台对系统进行重复性测试,实验结果表明,测试系统具有较高的可靠性和稳定性,能够满足光谱仪的精确定位要求,使电机在工作寿命内按计划完成定标工作。

摘要：分析了单光子雪崩光电二极管(SPAD)探测器雪崩电压的温度特性,得出SPAD的雪崩电压随温度变化约为0.7 V/℃,需要设计恒温控制电路保证SPAD的正常工作。从最优温度控制策略的角度,选用MAX1978温度控制芯片进行电路设计实现SPAD的温度恒定。简要介绍了恒温控制系统的工作原理及各个组成部分。通过恒温控制电路实验验证了电路的可行性,恒温控制电路可以在1 min内使SPAD的工作环境温度恒定在0.06℃内,温度控制速度和精度均能满足SPAD温度恒定的要求,确保单光子探测器SPAD正常工作,使单光子探测器SPAD具有更好的探测性能。

摘要：在直线扫描式高精度傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪系统的研制过程中,为了达到光谱图的质量和分辨率要求,提出了一种利用DSP芯片TMS320F28335作为控制器,直线电机运动平台带动动镜的系统设计方法。介绍了FTIR的优点以及TMS320F28335的性能特点,分析了FTIR系统的原理,详细阐述了电机控制系统的设计方案,给出了DSP、电机驱动器以及电机模块之间的硬件接口电路和软件实现方法。实验证明,该电机控制系统具有很好的稳定性和很高的运动精度,其位置运动精度能够达到0.1μm,保证动镜做稳定可靠的直线运动。

摘要：单光子计数器作为激光雷达的数据采集部件,目的是实现对PMT输出脉冲信号的计数,并把数据实时上传给计算机。鉴于脉冲信号上升时间短、数据量大,本系统选用CPLD作为计数器和控制器,采用门控双通道无缝计数方法,可实现50 ns的门宽分辨率。用一片32 K×16 bit的SRAM做缓存,可满足每50 ns的时间分辨率最大65535次的计数。采用USB作为数据传输接口,可以很好地满足高速、实时的设计要求。