主要针对激光雷达距离像的距离反常噪声抑制问题,阐述了激光雷达距离像的噪声原理,分析了应用传统中值滤波方法抑制距离反常噪声的缺陷,提出了基于包围准则的自适应中值滤波算法。该方法首先根据包围准则检测噪声,对5×5滤波窗口内的像素值进行排序差分;然后选择低于门限长度最长的连续差分值对应的像素值作为距离正常值;最后运用中值滤波和加权均值滤波进行噪声抑制。实验结果表明,该方法有效抑制了距离反常噪声,且较好地保护了距离图像中目标的边缘细节,均方根误差分别比3×3和5×5窗口中值滤波法减少了27.1%和9.1%。
激光雷达 距离像 距离反常噪声抑制 排序差分 图像处理 laser radar range image range anomalies noises suppression sorting-difference image processing
基于三维激光成像雷达成像性能的需求,设计了一款应用于其发射系统的半导体激光器脉冲驱动电源。在对驱动电路模型理论分析的基础上,选取了RF高速功率开关,并运用PSPICE工具对驱动电路进行了仿真分析,设计出了一款峰值电流可达30 A,上升沿小于2 ns,脉宽小于6 ns,重复频率15 kHz的LD脉冲驱动电源。该设计满足激光成像雷达发射系统的技术指标要求。
半导体激光器 脉冲驱动 大电流 窄脉宽 上升沿 LD pulsed driving high-peak narrow pulse rising edge
针对采用盖革模式雪崩光电二极管(Gm-APD)作为探测器的成像激光雷达,介绍了其测距原理及3D成像原理,并对如何提高其探测性能的方法进行了分析。以分析Gm-APD触发信号的统计特性为基础,对出现在距离门内不同位置目标的探测概率和虚警概率进行了研究与仿真,结果表明,目标处在距离门最前面时,探测概率受噪声水平影响最小,虚警概率受信号强度影响最大;目标靠近距离门中间位置时,探测概率随噪声水平增大下降缓慢,虚警概率随信号强度增大下降缓慢;目标处在距离门末尾时探测概率受噪声水平影响最大,而虚警概率几乎与回波信号强度无关。
成像激光雷达 探测特性 泊松统计 探测概率 imaging lidar detection performance poisson statistics detection probability
介绍了一种能大幅降低Nd:YAG激光器热负载的新技术——低热抽运技术,该技术将斯托克斯频移减到最小,完全消除了量子效率损耗,从根源上最大限度地减少了系统的热负载,有利于进一步提高输出功率和改善光束质量。简述了低热抽运的发展概况,对其技术关键进行了理论分析,并探讨了其发展前景。
激光器 低热抽运 直接抽运 热助推抽运 lasers low-heat pumping direct pumping thermally boosted pumping
为了消除热致退偏对激光输出的影响，分析了重频固体激光器中热致退偏产生的原因，采用了一种新型的、能有效补偿腔内热致退偏效应的腔型。由结果可知，重复频率从20Hz增大到50Hz时，输出激光光斑无明显变化，无畸变，激光输出能量未降低；在50Hz时注入9．6J，其动态输出111．24mJ的1064nm激光，电光效率为1．16%，输出稳定度达±1．85%。结果表明，该腔型对热致退偏有很好的补偿作用。
激光器 退偏补偿 热效应 Nd∶YAG激光器 lasers depolarization losses compensate thermal effect Nd∶YAG lasers
1 西南技术物理研究所，成都 610041
2 西北核技术研究所，西安 710024
为了验证纳秒紫外激光大气等离子体通道技术的可行性，采用实验方法研究了248nm远紫外激光与实验室空气的相互作用，测试了相应的电离击穿阈值；尝试建立了连续的激光等离子体电离通道，并进行了激光等离子体通道直流电传输实验，得到的数据显示，在180mJ单脉冲能量作用下，连续闪光柱长度8mm，可导电区长度约20mm。结果表明，纳秒紫外激光建立连续激光等离子体导电通道是可行的。
激光物理 激光等离子体 等离子体导电实验 紫外激光空气电离 laser physics laser plasma plasma conducting experiment air ionization with ultraviolet laser
1 四川大学电子信息学院，四川 成都 610064
2 西南物理技术研究所，四川 成都 610041
对不同反射率和注入电流下885nm LD高重频侧面泵浦Nd∶YAG全固态激光器的输出特性进行了实验研究，实验表明1064nm激光脉冲输出能量随注入电流的增加而增大，泵浦频率越高，脉冲输出能量增长越慢。以脉冲侧面泵浦Nd∶YAG，在重复频率为60Hz、80Hz，注入电流为130A时，得到了输出透镜的最佳反射率都为73%，输出脉冲能量分别为62．1mJ，47．9mJ，光－光效率分别为13．2%、10．2%。
激光器 高重频侧面泵浦 热助推 全固态激光器 laser high-frequency side-pumped thermally boosting all-solid-state laser
1 四川大学电子信息学院，四川 成都 610064
2 西南技术物理研究所，四川 成都 610041
阐述了激光诱导击穿技术的基本原理，研究了激光诱导击穿光谱技术在探测等离子体温度方面的应用，并进行了实验研究。在等离子体达到局部热平衡时，通过探测Cu的等离子体特征谱线相对强度的方法，达到用激光诱导击穿光谱技术探测等离子体温度的目的。实验结果表明，该方法方便、快捷，具有一定的实际应用价值。
激光诱导击穿光谱 等离子体温度探测 光栅光谱仪 laser induced breakdown spectroscopy temperature detection of plasma grating spectrometer
铒玻璃激光器可以直接输出1．54μm人眼安全激光，主要应用在激光测距。报道了LD侧面抽运的Er+3，Yb+3共掺磷酸盐玻璃激光器的运转。实现了自由振荡输出60mJ；在0．5Hz重复频率下，稳定输出50mJ／脉冲，波长1．54μm。实验表明，抽运的对称性和均匀性是设计铒玻璃激光器的关键。
激光器 二极管抽运 铒玻璃 人眼安全 lasers diode-pump erbium glass eye-safe
1 中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
2 中国北方自动控制技术研究所,太原,030006
3 西南技术物理研究所,成都,610041
建立了3维温度场及应力场模型,并采用有限元分析方法对Nd:YAG作为激活介质的固体热容激光器与热稳态固体激光器进行了对比研究.激光二极管阵列距离晶体3.5 mm,阵列功率2×4.2 kW,bar间隔0.4 mm,每bar发光面积为1 μm×5 mm,频率100 Hz,脉宽100 μs,Nd:YAG晶体初始温度20 ℃,冷却水温20 ℃.计算结果表明:热容模式激光介质的表面温度高于中心温度,稳态模式刚好相反, 稳态模式温差极值(19.8 ℃)是热容模式(6.4 ℃)的3.1倍,温度梯度极值(11.9 ℃/mm)是热容模式(2.46 ℃/mm)的4.8倍,热流密度极值(0.136 W/mm2)是热容模式(0.021 W/mm2)的6.4倍;稳态模式激光介质的表面出现张应力,中心出现压应力,热容模式则刚好相反,稳态模式压应力极值(18.27 MPa)是热容模式(12.1 MPa)的1.5倍,张应力极值(38.39 MPa)是热容模式(10.3 MPa)的3.9倍.由于晶体可以承受的压应力的破坏阈值远高于张应力,所以热容模式的固体激光器比稳态模式的固体激光器可以工作在更高的泵浦功率水平上.
固体热容激光器 热稳态固体激光器 温度场 应力场 有限元分析 强激光与粒子束
2006, 18(11): 1804
