1 西南技术物理研究所，成都 610041
2 四川大学 电子信息学院，成都 610065
为了提升调频连续波激光雷达调制带宽、从而提高距离分辨率，采用基于双平行Mach-Zehnder调制器的外调制方式，结合无光滤波器的微波光子倍频技术，通过1 GHz的射频源实现8 GHz的宽带射频调制信号，并利用搭建的模型研究了微波光子倍频子系统中消光比、调制系数和移相器相位偏移3个参数的变化对调频连续波激光雷达系统性能的影响。结果表明，大部分商用调制器的消光比可以满足使用需求，调制系数在2.385~2.425范围内或电移相器误差不大于1.3°时，该激光雷达探测信号峰的功率抑制比可以保持在20 dB以上。此研究结果为微波光子倍频技术在调频连续波激光雷达中的应用提供了理论支持，对工程实现有一定的参考意义。
激光技术 激光雷达 调频连续波 微波光子学 倍频 laser technique light detection and ranging frequency-modulated continuous wave microwave photonics frequency multiplication
1 西南技术物理研究所，四川 成都 610041
2 四川大学电子信息学院，四川 成都 610065
硅基光电子技术的发展可以将激光雷达系统发射模块和接收模块中分立的有源和无源器件集成在芯片上，使激光雷达体积更小、稳定性更强、成本更低，推动激光雷达在自动驾驶等领域的应用。首先，分析激光雷达的基本概念及测量原理。随后，根据扫描方式的不同，将硅基片上激光雷达分为面阵闪光、光学相控阵、透镜辅助光束转向和慢光光栅等4类，并分别对其技术特点和研究进展进行阐述。最后，对目前硅基片上激光雷达的发展趋势进行了总结和展望。
激光雷达 硅基光电子 面阵闪光 光学相控阵 透镜辅助光束转向 激光与光电子学进展
2023, 60(16): 1600002
1 四川大学 电子信息学院，四川 成都 610065
2 西南技术物理研究所，四川 成都 610041
在面阵扫描成像激光雷达中，阵列光束照明与棱镜扫描相结合实现了高能量利用率、高分辨率和宽探测视场，但阵列子光束倾斜入射棱镜，破坏了光束传输的旋转对称性，棱镜对子光束偏转能力存在差异，规则光束阵列产生了形状畸变，导致光束指向误差，影响点云位置精度。首先，将阵列光束与棱镜结合的圆锥扫描方式分解为多角度入射多波束并行扫描，通过所有子光束的传输特征来综合表征阵列光束传输特征；然后，采用三维矢量光学方法推导了阵列光束在棱镜中的传输过程，建立了子光束指向变化与棱镜扫描角度的关系；最后，通过对机载激光雷达棱镜扫描成像过程的数值仿真，建立了光束指向变化与点云数据质量的联系。仿真结果表明：阵列光束(3×3)棱镜扫描系统在航高0.5 km时，光束阵列畸变导致平面误差RMS约为5 cm，并随航高呈线性变化；斜率约为0.1 m/km，并随着阵列光束规模和子光束角间距增加点云平面精度随之下降。通过对棱镜扫描过程中光束阵列畸变规律掌握，为后续机载飞行试验数据的校正、阵列光束结合多棱镜扫描系统的设计提供了基础。
机载激光成像雷达 阵列光束 棱镜扫描 指向误差 点云精度 airborne imaging lidar array beam prism scanning pointing error point cloud accuracy 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220689
红外与激光工程
2021, 50(11): 20210684
为了满足无人驾驶、车载避障等应用需求，激光成像雷达通常需要识别几米到几百米大动态范围内的目标信号。限于体积成本，当激光雷达不具备自动增益控制功能时，如何实现从饱和到非饱和回波信号的高精度测量是激光雷达测距技术急需解决的问题。传统的激光成像雷达多采用时间数字转换器的边沿测距方法，该方法对于近距离饱和波形测距效果较好，但对于远距离小信号成像能力有限，因此提出了基于高速模数转换的全波形匹配测距方法。该方法通过对回波脉冲与高分辨率模板波形的滑动匹配，求取高精度的回波脉冲峰值位置。并在FPGA上实现了优化的快速收敛方法，提高了算法执行速度，在保证了测距精度的同时提高了激光成像雷达的有效成像范围。通过大量的成像实验验证，激光成像雷达测距精度可达2.7 cm，有效成像范围可达200 m以上。
近程大动态范围测距 激光成像雷达 全波形测距 波形匹配 large dynamic ranging imaging lidar full waveform ranging waveform matching 红外与激光工程
2020, 49(S2): 20200179
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
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
调Q铒玻璃激光器的直接应用就是人眼安全激光测距。报道了激光二极管(LD)侧面抽运的铒玻璃激光电光调Q实验的初步结果。LiNbO3电光调Q得到5.5 mJ,脉宽94 ns,重复频率0.5 Hz的脉冲输出。实验表明,调Q延时、抽运速率和材料中离子浓度是影响输出脉宽的关键因素。
激光技术 铒玻璃 电光调Q LiNbO3晶体
采用连续LD端面抽运,腔内插入Cr+4: YAG,KTP和LBO等晶体,并采用自孔径选模,获得较好光束质量的准连续紫外激光输出.在抽运功率12W的条件下,紫外激光输出功率约50mW,重复频率10kHz,近场光斑显示获得近似基模的355nm紫外激光.
激光二极管端面抽运 Cr+4:YAG调Q LBO腔内混频 准连续紫外激光
1 吉林大学物理系,长春 130023
2 西安近代化学研究所,西安 710065
用Nd:YAG激光器抽运染料激光器,激发固体推进剂火焰内OH基火焰中V″=0→V′=1跃迁,用CCD收集V′=0→V″=0跃迁的非共振感生荧光,测量了固体推进剂火焰中OH基的二维分布情况.
激光感生荧光 固体推进剂 OH基 二维图像
