1 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
2 中国科学院大学，北京 100049
3 粒子输运与富集技术全国重点实验室，天津 300180
通过实验和仿真的方法，研究了多点分布的内部热源加热作用对紧凑型双路TEA CO2激光器谐振腔热稳定性的影响。采用直流风扇热交换抑制了高压电源的局部加热效应，通过调整热交换的效率，可在13~22 ℃环境温度范围内，使前后谐振腔镜受到的局部加热形变作用和环境温度引起的热胀冷缩作用基本抵消。为实现更宽温度范围的谐振腔稳定性，在有效热交换措施的基础上，根据模拟预测的形变规律，提出了谐振腔变形的角度补偿方法。使用传感器获得环境温度与设定初始环境温度的偏差，通过调整伺服电机步数实现对方位角的补偿，补偿值约0.28 step/℃，通过PZT促动器调整悬臂调谐结构末端位移，实现对俯仰角的补偿，补偿值约0.79 μm/℃。
TEA CO2 激光器 局部加热效应 腔体形变 角度补偿 TEA CO2 laser local heat effect cavity deformation angular compensation 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230020
1 1. 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
2 2. 中国科学院大学 电子电气与通信工程学院，北京 100049
射频电源是RF-CO2激光器中的一个重要部件。在开发一个新的RF-CO2激光器时，由于激光器负载和射频电源匹配失调，在调试过程中容易造成射频功放功率管击穿、烧损。为解决这一问题，设计了一套集数据采集、自动保护控制和可视化技术为一体的RF-CO2激光器射频电源监控平台。平台采用软件和硬件相结合的方式，在射频电源中嵌入控制模块，搭建数据采集系统和自动保护系统，并结合电路设计软件平台完成对射频电源的数据信息采集和保护控制。经过实验测试，平台可以有效避免射频电源功率管的损坏，实现射频电源的自动保护，并完成射频电源系统的数据采集和远程保护控制，缩短了RF-CO2激光器的调试周期，提高了整机的开发效率。
RF-CO2激光器 射频电源 电源监控 自动保护 RF-CO2 laser RF power supply power monitoring automatic protection 红外与激光工程
2021, 50(S2): 20210035
1 中国科学院电子学研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
报道了一种采用双路高速伺服电机驱动光栅选线的方式, 实现9~11 μm CO2激光快速调谐输出。双光路谱线切换时间小于100 μs, 单光路谱线切换时间小于50 ms。激光器输出谱线达70条, 其中9P(20)、9P(28)单脉冲输出能量大于100 mJ, 9R(30)、9P(40)单脉冲能量大于90 mJ, 激光脉冲宽度小于100 ns,重复频率为20 Hz。
CO2 激光器 快速调谐 双光路 CO2 laser rapidly tuning dual optical path 红外与激光工程
2020, 49(1): 0105001
1 中国科学院电子学研究所，北京100190
2 中国科学院大学，北京100049
通过优化驱动光栅的电机PI控制器参数确定方法，加强了伺服电机的定位精度及稳定性，提升了单光路可调谐TEA CO2激光器的弱线输出稳定性并缩短了调谐间隔。该参数确定的方法基永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)的频域模型，推导出了伺服三环比例积分控制器(Proportional Integral, PI)的解析表达式，并根据工程实际需求设定超调量与峰值时间，求出截止频率，以此确定满足最大相位裕度的条件下的伺服三环PI控制器的参数。采用PML40-530B8ANL交流直驱电机及G-POLHOR10P100EE-E0驱动器搭建了光路实验装置对上述参数进行了验证，转台定位系统的超调量为4.86％，调节间隔为19.5 ms。基于该转台系统搭建了快调谐TEA CO2激光器，在20 ms调谐间隔下进行激光器弱线能量稳定性实验，9P(44)谱线的单脉冲能量小于74 mJ，能量波动范围小于±3.35%，能量稳定度提高了3.62倍。
TEA CO2激光器 选线输出 快调谐 永磁同步电机 PI控制器 参数确定 能量稳定度 TEA CO2 laser line selection output fast tuning PMSM PI controllers parameter tuning energy stability 红外与激光工程
2019, 48(10): 1005001
1 中国科学院电子学研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
报道了一个条带模式合成孔径激光雷达(SAL)实验室高分辨率成像结果。以0.5 mm×0.5 mm 的等效收发口径，在一个12.9 m 距离上，实现了高分辨率SAL 成像，获得了照片级的高质量图像。图像的方位合成孔径分辨率超过真实口径衍射极限分辨率的100 倍。详细给出了合作目标和漫反射目标的距离压缩像、方位聚焦像和相位梯度自聚焦(PGA)处理像。实验数据展现了清晰的SAL 图像形成过程，显示出了各处理步骤的典型聚焦效果。实验结果演示了PGA 在SAL图像处理中的稳健聚焦能力，多次迭代能较大幅度地提高成像质量。
遥感 激光雷达 合成孔径 成像 相位梯度自聚焦 光学学报
2015, 35(12): 1228002
1 中国科学院 电子学研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
为解决合成孔径激光雷达(SAL)所需高重复频率大带宽相干光源问题, 提出了合成频率步进线性调频信号(SFSCS)的方案, 并进行了基于SFSCS信号SAL (SFSCS-SAL)的成像理论和实验演示研究。采用多台独立的窄带宽高重复频率线性调频激光器构成SFSCS信号, 给出了SFSCS-SAL的成像数据方程和图像形成方法。理论分析表明: 在一定条件下, SFSCS-SAL的成像处理与常规SAL相同；但是, 与单个子脉冲激光器SAL相比, SFSCS-SAL的距离向成像分辨率提高至少N倍(N为构成SFSCS的独立激光器数目)。实验演示中, 利用一台1550 nm波段的线性调波长激光器, 通过光学斩波的方法模拟生成了子脉冲数为3的SFSCS信号。以此SFSCS信号作为探测光源, 建立了SFSCS-SAL实验装置, 对强散射目标和弱散射扩展目标, 均实现了高分辨率成像。实验结果与理论分析一致。
激光雷达 合成孔径 合成线性调频步进信号 高分辨率成像 ladar synthetic aperture synthetic frequency-stepped linearly-chirping sign high resolution imaging 强激光与粒子束
2015, 27(5): 051004
1 中国科学院电子学研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
合成孔径激光雷达（SAL）能实现远距离目标的高分辨成像，但是，其测绘带宽一般很小，不利于其在对地观测中的应用。针对这一问题，给出了宽测绘带SAL 实际成像范围的建议，具体研究了采用方位向短、距离向长的非对称光斑照明实现宽测绘带SAL 的成像处理问题。采用波动光学衍射理论，给出了这种宽测绘带SAL 的详细成像理论描述和数学仿真成像演示。结果表明，由于光学的短波长特性，非对称光斑照明的宽测绘带SAL 也近似遵循基本SAL图像形成方法：傅里叶变换实现距离压缩，匹配滤波实现方位图像聚焦。
遥感 激光雷达 合成孔径 成像理论 宽测绘带
1 中国科学院 电子学研究所， 北京 100190
2 中国科学院 研究生院， 北京 100039
研制了一种新型的预电离结构——管状预电离器，并将其应用于可调谐TEA CO2激光器。利用光栅选线方案，采用光栅谐振腔，实现了激光的调谐输出。在输出耦合率为50%、气压为40 kPa的条件下，10P(20),10R(20),9P(20),9R(20)四条谱线获得的最高电光转换效率，分别为9.5%，9.7%，9.8%，9.8%。实现了激光器的高重复频率可调谐输出运转，测量了上述4条谱线激光输出的脉冲能量及平均功率,在输出耦合率为50%、气压为30 kPa的条件下，重复频率最高可达190 Hz, 此时的10P(20),10R(20),9P(20),9R(20)四线的平均功率分别为322，321，340，338 W。
激光技术 TEA CO2激光器 管状预电离 高重复频率 可调谐 laser technique TEA CO2 laser tubulous preionizer high repetition rate tunable
