1 西南技术物理研究所，四川 成都 610041
2 激光雷达与器件技术四川省国防科技重点实验室，四川 成都 610041
3 中国民用航空飞行学院 理学院，四川 广汉 618307
相干激光测风雷达具有体积小、探测效率高、信噪比强等特点，在气象、航空保障以及风电等行业得到了广泛的应用，但是目前雷达数据产品大多是利用回波多普勒频移信息反演的风场数据产品，未对雷达回波信号强度信息进行数据挖掘。针对当前相干激光测风雷达数据产品开发不足的问题，介绍了一种新型基于相干探测的激光雷达数据产品生成技术，该技术在探测风场的同时，实现云高、消光系数及能见度等多种气象要素数据产品的生成。首先，通过分析回波信号特性，推导出雷达回波信号功率的计算方法，获取探测范围内各距离位置的回波信号强度信息。在此基础上，利用阈值法和微分零叉法反演出云底高度，同时采用改进型Klett算法实现大气消光系数的反演，继而实现能见度的测量。最后，与气象站能见度仪、激光云高仪以及532 nm气溶胶激光雷达进行数据对比验证试验，试验数据结果显示：云高对比精度可达5.0%，能见度对比精度可达12.2%，消光系数对比有较好的一致性，并可长期在多种气象环境下连续测量。
激光雷达 气象探测 相干探测 消光系数 能见度 云高 lidar meteorological detection coherent detection extinction coefficient visibility cloud height 红外与激光工程
2023, 52(11): 20230138
1 湖北大学铁电压电材料与器件实验室, 湖北武汉 430062
2 空军预警学院, 湖北武汉 430019
提出了基于级联马赫 -曾德尔调制器( Mach-Zehnder Modulators, MZMs)的宽带微波光子下变频方法, 并且通过该方法产生的中频信号( Intermediate Frequency, IF)得到被探测目标的距离信息。在该方案中, 通过控制 MZM的工作偏置点和调制指数来实现线性调频( Linear Frequency Modulation, LFM)信号的倍频处理。倍频后的 LFM信号通过电延时进行传输来模拟被探测目标的返回信号。同时, 通过 MZM调制被延迟后的光边带信号。然后, 通过低通滤波器得到带有目标距离信息的中频信号。通过模拟仿真实现了中心频率分别为 10. 8, 21. 8, 32. 4 GHz的二倍、四倍、六倍频信号, 其信号带宽分别为 2. 7, 5. 6, 8. 4 GHz。随着电延时的增加, IF频率值呈线性减小。该方法灵活性高、精度高, 易于实现, 在雷达系统的宽带成像系统中具有很大的应用潜力。
微波光子学 宽带下变频 马赫 -曾德尔调制器 microwave photonics broadband frequency down-conversion Mach-Zehnder modulator OptiSystem OptiSystem 光学 精密工程
2020, 28(12): 2622
1 Chengdu Southwest Institute of Technical Physics, Chengdu60225, China
2 College of Atmospheric Science, Chengdu University of Information Technology, Plateau Atmosphere and Environment Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu6105, China
介绍了低空风切变识别的研究情况，提出了一种基于激光测风雷达的机场低空风切变识别算法，针对性设计了重点监测区域和告警方式；并于2016年春季和2018年春夏季，在气候、地形复杂度不同的多个机场进行低空风切变监测试验，通过分别与国外某型激光测风雷达以及同时段航空器报告结果做对比，评估本文算法的切变识别能力。试验结果表明，本文算法可以有效监测到激光测风雷达探测范围内的低空风切变，命中率可达88%以上。
低空风切变 激光测风雷达 航空安全 low-level wind shear laser wind radar civil aviation safety
提出了一种基于级联马赫-曾德尔调制器(MZMs)倍频系数可调的相位编码信号光产生方法。该方法的系统核心器件为级联MZMs,通过合理选择两个MZMs的直流偏置电压和调制指数等参数,可任意选取±k(k=1,2,…,5)阶边带中的一组边带。通过可编程光滤波器滤除5阶以上的高阶边带,再结合相位调制,可产生载波2、4、6、8和10倍频的相位编码信号。该方法是通过改变施加在级联MZMs上的射频驱动信号幅度实现倍频系数调节,方案简洁灵活。通过仿真实验验证了利用4 GHz的微波信号源分别产生载频32 GHz和40 GHz的相位编码信号,从而实现了8和10倍频信号输出,且所生成的相位编码信号具有很好的脉冲压缩性能。
光通信 相位编码信号 级联马赫-曾德尔调制器 倍频系数 可编程光滤波器
提出一种基于级联马赫-曾德尔调制器(MZM)的载频连续可调相位编码波形光产生方法。该方法通过设置级联MZM的直流偏置点和调制指数,实现对±4阶光边带的选取,通过控制施加在级联MZM上的射频驱动信号相位,可在非平衡时间脉冲整形(UTPS)系统的输出端产生倍频系数为16的相位编码信号。通过调整UTPS系统中两个线性调频布拉格光栅的色散值,可实现对相位编码信号载频的连续调谐。仿真中利用2 GHz的射频信号分别生成了载频为32 GHz和19.2 GHz的相位编码信号。仿真验证了所提方法的有效性,也验证了生成的信号具有较好的压缩性。
超快光学 相位编码信号 级联马赫-曾德尔调制器 非平衡时间脉冲整形系统 频率连续可调 脉冲压缩 光学学报
2017, 37(12): 1232001
Author Affiliations
Abstract
Microwave Photonics Center, Air Force Early Warning Academy, Wuhan 430019, China
Photonic generation of radio-frequency (RF) arbitrary microwave waveform with ultra-wide frequency tunable range based on a dispersion compensated optoelectronic oscillator (OEO) is proposed and experimentally demonstrated. Dispersion compensation scheme and specially designed fiber Bragg grating (FBG)-based Fabry–Perot (F-P) filters are employed in the OEO loop to realize a frequency tunable range of 3.5–45.4 GHz. An optimization process provided by the combination of an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) and FBG is employed to improve the signal-to-noise ratio (SNR) of final RF signals. The generation of linear-frequency and phase-coded microwave waveforms, with a tunable carrier frequency ranging from 4 to 45 GHz and tuned chirping bandwidths or code rates, is experimentally demonstrated.
060.0060 Fiber optics and optical communications 350.4010 Microwaves Chinese Optics Letters
2017, 15(10): 100603
为了精确测量3维大气风场的实时状态以应对低空风切变在飞行器起降过程中给飞行器带来的多种问题, 通过DBS四波束风场反演原理研制出一款小型3维激光测风雷达。对大气风场展开测风试验并获取风场数据, 并与其它标准测风设备的数据对比分析。结果表明, 雷达在晴天和阴天的天气状况下均可以实现对大气风场的有效测量, 风速均方根误差0.42m/s, 风向均方根误差5.33°。该雷达精准度高、稳定性好, 对风切变预警、中低空大气风场预报及飞行器飞行通道的风场测量具有重要作用。
激光技术 激光测风雷达 3维扫描 相干探测 多普勒 风场比对 laser technique wind lidar 3-D scanning coherent detection Doppler contrast of wind field
1 中国人民解放军驻第二〇九所军事代表室,成都 610041
2 博彦科技(上海)有限公司, 上海 201204
3 西南技术物理研究所,成都 610041
为了实现非视线激光大气散射通信, 根据米氏散射理论, 建立了非视线通信链路模型, 研究了1.06μm激光的大气散射通信技术,分析了激光接收功率、激光发射功率、激光发散角、接收视场、探测器灵敏度、发射机倾角、接收机倾角、大气衰减和通信距离的关系, 并搭建了试验原理系统, 进行了1km距离的散射通信试验, 获得了激光散射信号。结果表明, 在一定的天气条件下, 采用波长为1.06μm的红外激光进行信号传输, 有望实现远距离的大气散射通信。
大气光学 非视线 大气散射通信 米氏散射 红外激光 atmospheric optics non-line-of-sight scattering communication in atmosphere Mie scattering infrared laser
为了压缩905nm的半导体激光，以用于远程测距，采用几何光路原理，设计了由两个相互垂直的椭圆柱面透镜组成的准直系统，并在ZEMAX软件的非序列模式下实现仿真。半导体激光器快慢轴的初始发散角为30°和15°，经过柱面透镜后，半导体激光器两个方向的发散角都大大压缩；经准直后，激光束的快慢轴发散角分别为4.4mrad和3.6mrad，基本满足了远程测距的要求。结果表明，椭圆面柱透镜对半导体激光有很好的准直作用。
激光光学 发散角 几何光学 laser optics divergence geometrical optics ZEMAX ZEMAX
中国工程物理研究院 应用电子学研究所， 四川 绵阳 621900
设计了3种耦合孔结构的大漂移管输入腔，分析比较了其冷腔场分布以及直流电子束通过输入腔间隙后的束流调制情况。计算结果表明：在工作模式下，开单扇形耦合孔和环形孔比开双扇形耦合孔的间隙场均匀；在大尺寸漂移管条件下，采用环形耦合孔输入腔的品质因数比单扇形耦合孔输入腔的小，环形耦合孔输入腔与微波注入波导匹配较好；在相同注入微波功率的情形下，环形耦合孔输入腔对种子源微波的吸收比单扇形耦合孔输入腔好且调制电流更大。
相对论速调管放大器 输入腔 耦合孔 高频信号 relativistic klystron amplifier input cavity coupling hole high frequency signal
