摘要：高能激光在打击低小慢目标时,目标容易燃烧产生火光烟雾,传统的可见光和红外探测方式对目标的跟踪和瞄准在火光烟雾干扰的情况下易受影响进而导致目标失跟。提出了一种基于主动激光雷达体制的高精度探测和瞄准方法。首先,对火光烟雾条件下无人机表面的激光反射特性进行理论分析和仿真模拟,以此设计了基于APD的单光子激光雷达探测系统,获得了仿真探测概率随激光脉冲能量变化的理论曲线;其次,构建了基于InGaAs-SPAD的光子成像探测系统,进行了无人机室内实验。实验结果表明:在无火光烟雾条件下,基于距离像跟踪的目标质心位置相较于基于可见光图像跟踪的目标质心位置平均角偏差小于0.55 mrad,基于距离像序列的跟踪轨迹与基于可见光图像序列的跟踪轨迹基本一致,证明了Mean-Shift跟踪算法用于距离像的跟踪的可行性。在距离30 m处的模拟烟雾干扰条件下,采用选通延时滤除烟雾干扰能够获得轮廓清晰的目标距离像。在模拟火光干扰条件下,跟踪框中心X、Y坐标偏离目标质心约为0.58 mrad和0.39 mrad。

摘要：机载激光拉曼散射雷达技术可以快速获取次表层海水温度的三维分布,具有重要的实用价值和经济价值.首先,从理论上分析了水的伸缩振动拉曼谱峰值位置和半高全宽与激发波长之间的对应关系,发现随着激发波长的增大,拉曼峰逐渐向长波方向移动,且拉曼光谱半高全宽显著增大.然后,实验测量了不同温度下450 nm激光和532 nm激光激发的水的拉曼光谱,对比验证了上述理论分析结果.并采用单高斯峰拟合法分析了两组拉曼光谱,拟合出高斯峰峰值位置与温度之间的关系,分析了激发波长对温度测量精度的影响.研究发现,采用较长波长的激发光可以提高拉曼光谱的测量精度,从而改善测温精度.最后,建立了拉曼散射雷达方程,分析了拉曼散射系数与激光波长之间的关系,研究了激光波长对雷达系统探测深度的影响.结果表明,激光波长对雷达系统探测深度有很大的影响,采用480 nm以下波长的激光时雷达系统探测深度较大,而采用长波段激光时雷达系统探测深度会大幅降低.实际系统设计中选取激光光源时需要综合考虑上述两方面的影响.

摘要：设计并研制了以全金属射频波导CO2激光器为抽运源的太赫兹(THz)激光器,其中THz激光工作气体为CH3OH气体,在波长为9.69μm的P9(36)支CO2脉冲激光抽运情况下,获得了脉冲THz激光输出。实验上测量了脉冲抽运光及THz激光波形及重复频率,抽运光由宽带室温HgCdTe探测器测试,最高重复频率为5 kHz。THz激光由热释电探测器接收,由于受探测器限制,实验上测量的THz激光波形失真,最高重复频率为1 kHz。另外研究了输出THz激光强度与工作气压的关系,测出此系统最佳工作气压为10 Pa左右。研制的THz激光器为全金属结构,不用水冷,具有结构简单、体积小的优点,可以为相关研究提供参考。

摘要：为减少聚光太阳能系统中太阳能电池面积和聚光系统体积,缩短系统纵向尺寸和降低系统成本,采用分区方法设计大口径、短焦距、高聚光比的菲涅尔透镜.把圆形或方形菲涅尔透镜分成中心区、折射区及全反射区,推导了分区法计算公式.用该方法设计了一个焦径比为0.75、聚光比为1000的高聚光比菲涅尔透镜,用Trace Pro软件对设计的菲涅尔透镜进行了光学仿真,聚光效率可达88.75%.该菲涅尔透镜具有焦距短、高聚光比、高效率、易加工等优点,可降低系统的体积及成本.

摘要：从被动调Q四能级激光器的速率方程出发,通过引入光学参量振荡(OPO)有效转换截面的概念,建立被动调Q单谐振内腔光学参量振荡器(IOPO)的理论模型。推导考虑晶体吸收、走离效应、模式匹配等参数的单谐振IOPO增益表达式以及有效转换截面表达式。利用Runge-Kutta法数值模拟IOPO的动力学特性,讨论信号光脉冲的建立过程,分析耦合输出镜的信号光反射率对抽运光和信号光间的能量转换过程以及信号光脉冲的建立时间和脉冲宽度的影响,结果表明,信号光反射率存在一个最优值为0.85。将模拟结果和实验结果进行比较,两者的吻合度较好。对理解被动调Q单谐振IOPO的工作机理及IOPO系统的优化设计提供理论依据。

摘要：提出了一种耦合微球和波导系统的有效方法,并在数值和实验上进行了论证.为了研究微球腔和波导系统的耦合特性,首先通过耦合模理论研究了这个系统的2D模型.通过有限时域差分法设计了一个数值仿真系统.在快速傅里叶变换(FFT)处理样本数据后,得到了波长范围从600 nm到1 000 nm的相对强度谱曲线和传输谱曲线.在实验中,采用熔融单模光纤顶端的方法制得了石英材料微球腔.采用热拉技术制得了锥形光纤,用来作为激发微球腔中回音壁模式的波导.测试了这个微球腔-锥形光纤耦合系统,通过优化微球腔与锥形光纤的相对位置得到其品质因数高达2.3×106,耦合效率高达92.5%.这些耦合特性可以很好地用理论结果解释.这些特性表明了其在实际微腔传感和微型激光器中极具潜力.

摘要：为了获得高功率、高重频半导体激光脉冲,设计了一种体积小、重量轻、造价低的纳米级大功率半导体激光器驱动电源。采用改进的单稳态触发器产生窄脉冲,经放大后驱动快速开关MOSFET获得大电流窄脉冲;电源脉冲电流驱动能力0A～80A,脉冲上升时间2.8ns,下降时间3.8ns,脉冲宽度5ns～500ns范围内可调,最小5.2ns,重复频率可达200kHz。用该电源实验测试了激光波长为905nm的半导体激光器,在重复频率为10kHz时,激光脉冲峰值功率达到70W以上。结果表明,采用窄脉冲驱动MOSFET可以得到高重复频率10ns以内的大电流窄脉冲,可以驱动大功率半导体激光器,若驱动100A以上的激光器需进一步研究。

摘要：设计了一种基于三角法线扫描的无人机载激光雷达三维成像系统。系统以520 nm线激光为光源照射目标,利用无人机扫描获取目标的三维数据。文章设计了无人机载激光线扫描系统的硬件系统,构建了线激光水下折射三维坐标解算模型,提出了水上、水面与水下激光条纹提取的图像处理方法,并利用研制的雷达系统进行了近海浅水区域无人机扫描实验。实验结果表明,系统利用IMU及GPS能够有效提升三维图像的准确性,快速获取目标区域水上及水下目标的三维数据,平均距离分辨率达到3 cm,具有速度快、精度高、成本低的优势,在近岸浅海区域的大范围高速三维成像领域具有广阔的应用前景。

摘要：线结构光扫描是一种非接触式三维探测技术,在成像、测距等诸多领域具有广泛应用。针对旋转扫描系统引起的三维成像弯曲现象,基于三角法成像原理,提出了一种激光线扫描图像矫正算法。设计了旋转线扫描三维成像系统,对距离2.7m的目标进行了矫正实验,矫正前图像直线度误差是0.36m,矫正后该误差低于0.02m。实验结果验证了该算法对图像弯曲矫正的有效性。

摘要：针对激光雷达距离选通可实现不同距离雷达回波信号的选通采集,采用AD9501延时芯片和单片机设计了脉冲延时时间和脉宽可调的延时电路。其中,采用LabVIEW编写上位机控制软件,2片延时芯片级联实现了16位精度的延时调节,第3片延时芯片及R-S触发器实现了8位精度的脉宽的调节。实验中,3片AD9501由单片机进行控制,通过调整电路参数和上位机参数,延时范围达到1.8μs可调,延时精度大约为30ps,存在固有延时280ns,完全满足激光雷达距离选通的要求。