远程激光测距机的研制

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脉冲式激光测距技术发展于上世纪70年代,在军事领域获得了大规模应用。随着激光测距技术的发展,机载激光测距机已可对远距离目标实施精确测量。对国内某些型号测距机而言,测程较近,远低于目前可实现的最大测程。开展常规脉冲远程测距机的研制工作并对某测距机进行改装以大幅提升测距能力,具有很强的现实意义;同时也为开展超百公里远程测距作准备工作。针对超百公里激光测距,认为单光子测距法是一种有可能的技术方案,所以首先对单光子测距用光源进行了探索性研究。在研制过程中,主要在以下几方面开展了工作:  一、研制远程激光测距机:随着目前红外技术的发展,红外搜索系统已经可以探测超百公里以上的目标,而远程激光测距机测距能力还不能与之匹配,所以开展远程激光测距机的研制正是本文的研究重点。分别研制了30公里激光测距机和60公里激光测距机,实现了远程激光测距。  二、改装某型号测距机:对原有某型号测距机进行改装,在不影响原有体积的情况下,与机载光雷系统匹配,保证设备之间正常通信,最终实现测距性能的大幅提升。通过改装该测距机的发射光源、接收探测器及放大控制电路,实现了小目标测距能力大于30公里。  三、温度适应型无水冷光源:采用半导体激光器替代现用的闪光灯泵浦技术,实现激光器的无水冷化;采用宽光谱泵浦光源及温控技术,解决了半导体激光器的温漂问题,实现了高低温工作。研制的高低温工作的无水冷半导体泵调Q激光光源,指标符合测距要求,可以应用于远程测距,为下一代无水冷远程激光测距机奠定基础。  四、针对飞机修理厂测程测试的难题,提出了一种应用于机载测距机测程测试的方法:针对飞机修理厂对于机载测距机的质量检测问题,研制了测距检测仪,在此基础上,提出了有关测程检测的方法。  五、在单光子测距光源研究中,根据现有激光晶体特性,选择了Nd∶LuVO4晶体作为增益介质。采用BBO晶体电光调Q的方式实现了高重复频率Nd∶LuVO4激光器。在吸收功率为6.59W时,在50kHz的情况下,最大平均输出功率为2.88W,光光转换效率和斜效率分别为43.7%和55.5%。随吸收泵浦功率的增加,脉冲宽度由20.5ns缓慢下降到17.8ns,对应的单脉冲能量和峰值功率分别为57.6μJ和3.2kW。此时,对应的脉冲不稳定性为±4%,而光束质量为Mx2=1.237和My2=1.202。首次对Nd∶LuVO4晶体电光调Q特性进行了报道。随着Nd∶LuVO4晶体生长工艺的进一步成熟,其将得到更广泛的用途。  六、在单光子测距光源研究中,由于MoS2材料具有宽光谱特性,最终选取MoS2材料作为可饱和吸收体材料。采用CVD方法制备的MoS2可饱和吸收体,利用“W”腔型,对激光的输出特性进行了研究,在泵浦功率为2.63W时,获得了295mW的锁模激光输出;输出光谱的中心波长为1064.31nm,其半高全宽为0.05nm;脉冲的重复频率为79.5MHz,相应的脉冲能量为3.7nJ。MoS2可饱和吸收体的光学损伤阈值大于345MW/cm2。这是首次将CVD方法制备的MoS2可饱和吸收体应用于固体锁模领域。
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