FM-cw激光成像雷達(dá)中的大功率激光調(diào)制系統(tǒng)及技術(shù)研究.pdf

1、調(diào)頻/連續(xù)波（FM/cw）無掃描激光焦平面成像雷達(dá)是一種小型化、全固態(tài)、高幀頻、高精度的目標(biāo)四維成像傳感器。該雷達(dá)在商業(yè)和軍事上均體現(xiàn)重要實(shí)用價(jià)值。目前，國外已完成雷達(dá)系統(tǒng)搭建和無掃描成像，而國內(nèi)尚處于初始研究階段。在該雷達(dá)系統(tǒng)中，大功率激光發(fā)射機(jī)的寬帶啁啾調(diào)幅技術(shù)是一個關(guān)鍵，而當(dāng)前發(fā)射機(jī)所能提供的幅度調(diào)制激光水平仍在一定程度上限制了該雷達(dá)的探測能力，有待于進(jìn)一步提高。
　　本論文針對上述問題，對用于1.5μm FM/cw成像激光

2、雷達(dá)的大功率激光寬帶啁啾調(diào)幅系統(tǒng)進(jìn)行了研究和探索。針對該雷達(dá)，采用基于電吸收調(diào)制激光（EML）技術(shù)的大功率激光調(diào)制方案，進(jìn)行了寬帶、高深度、高線性調(diào)制系統(tǒng)的研制和調(diào)制實(shí)驗(yàn)研究，提出并建立了相應(yīng)的評價(jià)方案和系統(tǒng)來評價(jià)調(diào)制性能?；贓ML技術(shù)的高集成性特點(diǎn)，提出了一種可實(shí)現(xiàn)非相干光均勻照明的小型化大功率EA調(diào)制面陣光源前景方案。這些研究對于提高FM/cw激光成像系統(tǒng)的探測距離，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化和集成化都具有重要應(yīng)用價(jià)值。
　　論文

3、分析了FM/cw無掃描成像系統(tǒng)的光發(fā)射機(jī)研究進(jìn)展及所面臨的問題，提出了FM/cw激光雷達(dá)的大功率激光寬帶調(diào)制課題。圍繞這一課題，首先研究了FM/cw激光成像系統(tǒng)的中頻、目標(biāo)距離、距離分辨率和測距精度，分析了影響這些指標(biāo)的光調(diào)制因素。針對實(shí)現(xiàn)大功率寬帶調(diào)制的要求，研究了目前主要的光調(diào)制技術(shù)的性能和問題。
　　針對FM/cw激光成像系統(tǒng)，為解決現(xiàn)有發(fā)射機(jī)光源調(diào)制方案的輸出功率、調(diào)制深度不高等問題，論文研制了一個大功率激光寬帶調(diào)制系統(tǒng)。

4、該系統(tǒng)采用EML實(shí)現(xiàn)低功率種子光的線性深度調(diào)制，而后經(jīng)多級線性光纖放大獲得高品質(zhì)的大功率調(diào)幅激光。提出了該方案下的各分系統(tǒng)方案?；谥苯訑?shù)字頻率合成器（DDS）AD9910研制了帶寬600MHz的輸出參數(shù)可控的線性調(diào)頻（LFM）射頻信號源，測試了該信號源的性能，研究了調(diào)頻非線性對FM/cw激光雷達(dá)測距精度的影響；實(shí)驗(yàn)研究了EML、Mach-Zehnder:LiNbO3（M-Z:LN）種子光調(diào)制靜動態(tài)調(diào)制特性和線性調(diào)制方法；研究了光纖放大

5、級的結(jié)構(gòu)和性能，并對實(shí)際雙級光纖放大器的輸出特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。
　　采用本論文所研制的光束調(diào)制系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)研究了基于EML的寬帶、線性調(diào)制大功率激光的主要性能。針對EA調(diào)制本身固有的非線性問題，建立了近線性調(diào)制方案；為了提高近線性調(diào)制的光強(qiáng)調(diào)制深度（OMD），提出了延伸至正向調(diào)制的擴(kuò)展線性區(qū)調(diào)制方法，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。針對FM/cw激光成像雷達(dá)中大功率激光調(diào)制的性能檢測和評價(jià)，設(shè)計(jì)并建立了基于調(diào)制光信號采集和處理的性能評價(jià)方案和系統(tǒng)，

6、使用譜分析方法和所建立的評價(jià)體系從功率譜特征、時-頻關(guān)系、調(diào)制信噪比、調(diào)制相關(guān)度、線性調(diào)制深度、諧波噪聲分量、調(diào)制平坦度等多角度深入分析大功率光束調(diào)制系統(tǒng)性能。此外，還建立了基于M-Z:LN調(diào)制種子光的大功率調(diào)制激光發(fā)射系統(tǒng)，對比研究了EML和M-Z:LN兩種大功率激光調(diào)制系統(tǒng)的性能。
　　最后，作為本論文研究工作的前景展望，針對未來雷達(dá)小型化的需求，提出EA調(diào)制的小型化、大功率面陣光源設(shè)想和實(shí)施方案。為實(shí)現(xiàn)較理想的目標(biāo)成像，提出