合成孔徑激光雷達(dá)系統(tǒng)調(diào)頻激光器技術(shù)研究.pdf

1、合成孔徑技術(shù)對成像雷達(dá)的空間分辨率有巨大的提升作用,可是其理論極限分辨率受信號源波長的限制,在微波波段已經(jīng)很難有大的改善。因此隨著合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展,世界各國的科學(xué)家都希望將合成孔徑技術(shù)的使用范圍推廣至光波段以獲得更高的空間分辨率。其中,對合成孔徑激光雷達(dá)系統(tǒng)的調(diào)頻激光器技術(shù)的研究顯得尤為重要。
　　 根據(jù)合成孔徑激光雷達(dá)的信號特點,本文對調(diào)頻激光器技術(shù)展開研究,提出了采用腔長調(diào)節(jié)法獲得激光線性調(diào)頻信號,選擇壓電陶瓷微位移器

2、作為調(diào)腔器件,并對壓電陶瓷微位移器特性進(jìn)行了理論分析。首先通過介紹壓電材料的力學(xué)和電學(xué)特性以分析材料的壓電常數(shù),為了避免對電壓驅(qū)動器性能的過高要求,使用壓電陶瓷堆疊結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)位移累加,達(dá)到了微米量級的輸出要求；然后通過分析壓電片堆在交變電壓激勵下的響應(yīng)特性,推導(dǎo)出等效電路,為后期實驗工作做好了理論準(zhǔn)備。
　　 為了滿足測量激光器調(diào)腔器件位移輸出的高精度要求,結(jié)合雙光束干涉法提出了一種基于機器視覺技術(shù)的方法。首先對機器視覺測量系統(tǒng)

3、的基本組成進(jìn)行介紹,然后根據(jù)測量環(huán)境和測量對象的特點,有針對性地選擇合理的數(shù)字圖像處理算法,最后對一微位移器的位移輸出進(jìn)行測量。測量結(jié)果證明該方法的精度可達(dá)十納米級,并且在其他高精度測量中有一定的通用性。
　　 在調(diào)頻激光器系統(tǒng)設(shè)計中不僅需要對位移輸出量的靜態(tài)變化數(shù)值有精確測量,更需要對其動態(tài)位移輸出進(jìn)行實際測量,從而獲得實際位移輸出曲線。首先論證了頻率曲線與調(diào)腔器件動態(tài)位移曲線之間的關(guān)系,然后介紹了外差探測技術(shù)以及激光多普勒測

4、量系統(tǒng),最后結(jié)合傅里葉分析法,對調(diào)腔器件動態(tài)位移進(jìn)行了實際測量,獲得了良好的結(jié)果。
　　 在準(zhǔn)確掌握微位移器的位移輸出特性之后,以穩(wěn)頻半外腔氦氖激光器為核心設(shè)計并實現(xiàn)了激光調(diào)頻實驗系統(tǒng)。首先對半外腔氦氖激光器的結(jié)構(gòu)做一介紹,然后以此為基礎(chǔ)研制了一套單縱模線性調(diào)頻連續(xù)激光器實驗系統(tǒng),并在實驗中解決了調(diào)腔法調(diào)頻時信號功率有效利用率低的阿題。
　　 為獲得單縱模線性調(diào)頻連續(xù)激光器的調(diào)頻帶寬,根據(jù)信號的特點,深入分析了當(dāng)前激光頻