自触发脉冲激光测距是一种新型的脉冲激光测距方法,该方法解决了传统脉冲激光测距测量精度与测量速度之间的矛盾.其飞行时间测量系统的设计很大程度上决定了自触发脉冲激光测距的测量精度和测量速度.设计并实现了基于CPLD的自触发脉冲激光测距的飞行时间测量系统.CPLD的使用提高了激光测距的精度,并且系统结构简单,体积小,可靠性高,非常适合高性能手持式脉冲激光测距仪.对自触发脉冲激光测距进行了实验研究,在20 m的测量范围内,获得了±0.98 mm的测距精度.

研制了激光二极管(LD)抽运的高效高重复频率声光调Q Nd∶YAG陶瓷微型激光器件。激光器采用激光二极管纵向同轴抽运Nd∶YAG陶瓷得到1064 nm近红外激光输出,采用熔融石英作声光介质,声光调Q重复频率1 Hz～115 kHz可调。使用2W的激光二极管抽运,获得脉冲宽度16.4 ns,峰值功率2.46 kW,单脉冲能量40.5 μJ的稳定运转。在重复频率110 kHz时获得495 mW的平均功率,总光光转换效率达24.75%。研究了重复频率及抽运功率对声光调Q脉冲激光器性能的影响,并对实验结果进行了相应的分析讨论,在理论上加以合理的解释。

实现了重复频率高达105 kHz的紧凑的全固态声光（A-O)调Q 532 nm腔内倍频激光器。激光器使用Nd∶YVO4作为激光晶体,Ⅱ类匹配的KTP为倍频晶体,声光器件材料为熔融石英,由自制的声光驱动器驱动,其最大射频输出功率为7.5 W,重复频率1 Hz～105 kHz可调。使用1 W的激光二极管(LD)抽运,50 kHz重复频率下,得到平均功率达224 mW的532 nm脉冲激光稳定平均输出,总光光转换效率高达22.4％。低重复频率下,可以实现脉宽为17.2 ns,峰值功率为470 W,单脉冲能量为8.1 μJ的稳定运转。给出了平均功率与重复频率关系的一般公式,并提出即使是在四能级系统中,有效储能时间也并不等于上能级寿命,理论计算结果与实验结果吻合得很好。

提出了一种新型脉冲激光测距方法――自触发脉冲飞行时间激光测距方法。该方法有效解决了传统脉冲激光测距法中存在的提高测距精度和缩短测量时间两者之间的矛盾。对该方法及本质特点进行了详细描述和理论分析,并给出用以描述该方法的基本方程。最后,给出了实验装置,在20 m范围内获得了0.5 mm的测距精度。

对激光二极管(LD)抽运的Cr4+:YAG被动调Q Nd:YVO4全固态激光器进行了实验研究.着重研究了抽运功率,Cr4+:YAG晶体的初始透过率及其在激光腔中的位置等因素对激光器输出脉冲宽度和重复频率等性能的影响,并对实验结果进行了相应的分析讨论,在理论上加以合理的解释.

本文首次提出了同步泵浦声光调Q全固态脉冲激光器,分析了其基本理论,设计并实现了这种新型激光器.它克服了现有小型全固态脉冲激光器存在寄生多脉冲和峰值功率还不够高的缺点,用2W LD的泵浦时,得到了重复频率为4.5 kHz、峰值功率为6 kW、脉宽为18 ns、无寄生脉冲的连续脉冲激光输出,可以较好地满足激光测距和激光雷达对此类激光器性能的要求.本文对实验方案、设备和结果进行了详细的描述.

在脉冲激光测距时间间隔测量系统中,传统的数字时钟计数法受限于计数时钟的频率,测量精度不高.由于模拟插入法具有测量范围大、线性好、测量精度高的优点,广泛应用于脉冲激光测距时间间隔测量系统中.介绍了模拟插入法时间间隔测量的原理,设计了其测量系统及相应的测试电路.利用该系统进行了实验研究,达到了100 ps的时间间隔测量精度,对应于1.5 cm的测距精度.最后,进行了测量误差分析.