合成孔径激光雷达中激光线性调频技术研究
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摘要
合成孔径激光雷达(SAL)是一种采用合成孔径技术的高分辨率成像激光雷达,只需要较小的光学孔径就可以实现高分辨率成像,与合成孔径微波雷达(SAR)相比,具有远高于SAR的分辨力、能够进行远距离、大面积成像等多种优点,正成为国内外的研究热点。
但由于激光波长极短,SAL在激光信号的发射、传输、接收及处理等环节还存在很多困难。SAL发射线性调频的激光信号,通过光外差探测方式获得接收光波的相位信息。为满足SAL对大带宽的要求,必须要采用合适的线性调频激光信号产生方案。
在本文中,作者对利用压电陶瓷调制激光器腔长来获得宽频激光脉冲信号方案的理论带宽值进行了计算,分析了影响线性调频性能的主要因素,并利用迈克尔逊干涉仪原理设计实验对压电陶瓷位移性能进行了测量。分析表明,利用该系列的压电陶瓷,调频带宽可达9GHz。
Synthetic Aperture Ladar (SAL) is a kind of imaging Ladar utilizing synthetic aperture technology to obtain high resolution images without large optics aperture. Compared with Synthetic Aperture Radar (SAR) using microwave as radiating SAL has many advantages due to its shorter radiative wavelength.
Although the idea of synthetic aperture technology can be directly used to optical frequencies from microwave frequencies in principle, SAL still have a lot of difficulties in the launch, transmission, reception and processing of the laser signal, as laser wavelength is very short. SAL launches linear frequency modulation (LFM) laser signal and obtains received light phase information by detecting optical heterodyne. The linear frequency modulation of laser beam has been discussed in detail. In order to satisfy the large bandwidth requirements for SAL, it would be necessary to adopt a suitable LFM laser signal generation technology.
In this paper, a method of changing the length of laser cavity based on the displacement property of piezoelectric (PZT) is adopted. The basic characteristics of LFM based on PZT are analyzed theoretically and experimentally. The experimental set-up that consists of a Michelson interferometer and measuring system is established. The results show that the modulation bandwidth could be as high as 9GHz.
但由于激光波长极短,SAL在激光信号的发射、传输、接收及处理等环节还存在很多困难。SAL发射线性调频的激光信号,通过光外差探测方式获得接收光波的相位信息。为满足SAL对大带宽的要求,必须要采用合适的线性调频激光信号产生方案。
在本文中,作者对利用压电陶瓷调制激光器腔长来获得宽频激光脉冲信号方案的理论带宽值进行了计算,分析了影响线性调频性能的主要因素,并利用迈克尔逊干涉仪原理设计实验对压电陶瓷位移性能进行了测量。分析表明,利用该系列的压电陶瓷,调频带宽可达9GHz。
Synthetic Aperture Ladar (SAL) is a kind of imaging Ladar utilizing synthetic aperture technology to obtain high resolution images without large optics aperture. Compared with Synthetic Aperture Radar (SAR) using microwave as radiating SAL has many advantages due to its shorter radiative wavelength.
Although the idea of synthetic aperture technology can be directly used to optical frequencies from microwave frequencies in principle, SAL still have a lot of difficulties in the launch, transmission, reception and processing of the laser signal, as laser wavelength is very short. SAL launches linear frequency modulation (LFM) laser signal and obtains received light phase information by detecting optical heterodyne. The linear frequency modulation of laser beam has been discussed in detail. In order to satisfy the large bandwidth requirements for SAL, it would be necessary to adopt a suitable LFM laser signal generation technology.
In this paper, a method of changing the length of laser cavity based on the displacement property of piezoelectric (PZT) is adopted. The basic characteristics of LFM based on PZT are analyzed theoretically and experimentally. The experimental set-up that consists of a Michelson interferometer and measuring system is established. The results show that the modulation bandwidth could be as high as 9GHz.
引文
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[4]邓湘金,王磊,彭海良等.合成孔径雷达的发展历史及趋势.华北工学院测试技术学报.2000年,第14卷,第2期。80-85
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[6]倪树新,李一飞.军用激光雷达的发展趋势.红外与激光工程.2003年,4月,第32卷,第2期.111-114
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