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用于距离选通激光成像发射机系统的研究

作　者: 贾蕊鲜
导　师: 王骐
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 物理电子学
关键词: 激光发射机光学系统设计 DPL小型化激光器信噪比
分类号: TN830
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

小型化全固态激光成像雷达在航天和军事领域都有很高的应用价值。与其它的手段相比激光成像技术不仅可获得强度像还能获得距离像,距离像对目标识别十分有利。本文针对距离选通激光成像发射机系统的若干关键技术进行了理论分析、模拟仿真和样机研制,研制出了用于距离选通激光成像系统的发射机样机。样机具有脉宽窄,重复频率高,外触发方式,抗振动和小型化等特点,并对工程化关键技术进行了初步的研究。理论方面,分析多种雷达方程的使用范围和条件,结合距离选通成像的特点分析了距离选通激光成像雷达方程的理论模型;并建立了距离选通成像信噪比模型。利用激光雷达方程,信噪比模型和可探测概率模型,对两种技术体制的激光器的技术参数进行分析,最后结合国内技术水平分析,确定了激光发射机的各项指标。模拟仿真方面,基于理论分析的数学模型,本文对激光发射机应用于距离选通成像系统进行了仿真。首先利用3DMax软件建立了复杂楼群的三维模型作为仿真的成像目标,然后利用VC++和OpenGL程序提取所需要三维模型的信息,最后利用matlab基于理论分析所得到的数学模型进行数值仿真,获得了仿真的雷达图像。发射机方面,设计采用高重复频率小型化固体DPLL激光器作为光源,采用倒置的伽利略式望远镜系统作为发射光学系统。激光器采用掺钕钒酸钇激光晶体作为工作介质、LBO为倍频晶体、声光调Q方式、谐振腔为Z型腔、二极管泵浦方式;本文还分析国际上常用的三种光学设计软件Zmax,OSLO和CODEV的特点并利用OSLO光学设计软件进行光学系统设计。根据应用背景要求,还进行了工程化关键技术的初步研究,集成出了激光发射机样机,并搭建了距离选通激光成像实验系统,获得了初步的成像实验结果,为后续原理样机研制奠定了良好的基础。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题来源目的及意义  8-15
    1.1.1 国内外发展进展  9-14
    1.1.2 主要研究内容  14-15
第2章激光发射机系统的理论研究  15-29
  2.1 距离选通成像原理简介  15-18
  2.2 距离选通信噪比模型  18-23
  2.3 距离选通激光雷达方程模型  23-25
  2.4 光学系统设计方法  25-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章激光发射机分析  29-41
  3.1 激光发射机总体要求  29-30
  3.2 发射机单脉冲能量和重复频率分析  30-36
    3.2.1 基于可探测概率和信噪比模型的分析  30-33
    3.2.2 基于雷达方程的分析  33-36
  3.3 脉宽及时间控制精度分析  36-37
  3.4 发射机各参数的选定  37-38
    3.4.1 波长的选定  37
    3.4.2 其他参数的选定  37-38
  3.5 成像数值仿真  38-40
  3.6 本章小结  40-41
第4章发射机各单元器件研制  41-57
  4.1 激光器的研制  41-53
    4.1.1 激光晶体及其热效应  41-47
    4.1.2 高重复频率声光调Q 及其热效应  47-52
    4.1.3 腔结构选择  52-53
    4.1.4 整体外型  53
  4.2 发射光学设计  53-55
  4.3 本章小结  55-57
第5章激光发射机性能测试  57-67
  5.1 激光发射机脉宽，重复频率以及平均功率测试  57-60
    5.1.1 不同驱动电流下测量结果  58-59
    5.1.2 不同重频下的测试结果  59-60
  5.2 时间控制精度测试  60-61
  5.3 出射激光与光触发信号对比测试  61-62
  5.4 光束质量测试  62-63
  5.5 振动冲击试验  63-64
  5.6 成像实验测试  64-66
  5.7 本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-72
致谢  72

用于距离选通激光成像发射机系统的研究

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