基于窄脉冲大功率半导体激光器的激光测距系统的研究

摘要

脉冲激光测距技术是利用脉冲激光作为光源的一种测距技术，该技术的关键是精确确定激光脉冲的往返飞行时间，而激光脉冲的脉冲宽度是影响测量分辨率的一大因素，因此，如何压缩脉冲宽度是提高测距系统测量分辨率的关键。在压缩脉冲宽度的同时，保证脉冲有高的输出能量是提高作用距离的关键。目前的脉冲激光测距系统成本较高，而性能优异、成本低廉的脉冲激光测距系统是民用领域急需的产品。
　　 本文主要研究了脉冲激光测距系统的相关理论和关键性技术。首先设计并研制了窄脉冲大功率半导体激光测距系统的ns级半导体激光器驱动源，以缩短激光脉冲的脉冲宽度，提高激光脉冲的峰值功率，并利用该驱动源和性能优良的脉冲半导体激光器及相应的光学系统组成了本测距系统的脉冲激光发射部分。其次，根据脉冲发射部分的性能及脉冲特点，设计了与发射激光脉冲相匹配的回波信号接收及信号处理单元，有效地接收载有目标距离信息的回波脉冲信号，并将此回波信号进行处理，最终将目标距离显示出来。最后利用设计的脉冲激光测距系统进行了模拟实验，对整个测距系统的实际应用做了试验，验证本系统设计的可行性。

目录

第1章 绪论

1.1 论文研究的目的和意义

1.2 论文相关研究工作的国内外研究进展

1.3 论文主要研究内容及结构安排

第2章 脉冲激光测距系统及其构成

2.1 测距系统概述

2.1.1 雷达测距

2.1.2 超声波测距

2.1.3 激光测距技术

2.2 脉冲激光测距系统

2.2.1 脉冲激光测距原理

2.2.2 脉冲激光测距系统构成

2.3 本章小结

第3章 窄脉冲大功率半导体激光器驱动源的设计

3.1 驱动源设计方案概述

3.2 典型的脉冲发生电路

3.3 雪崩晶体管(Avalanche Transistor)工作原理

3.4 本论文设计的脉冲半导体激光器驱动源

3.4.1 触发脉冲产生电路

3.4.2 雪崩脉冲形成电路

3.4.3 高压直流供电电源的设计

3.4.4 半导体激光器的选择

3.4.5 脉冲半导体激光器驱动源的调试

3.5 本章小结

第4章 回波信号接收与信号处理

4.1 回波信号接收与信号处理整体结构

4.2 回波信号接收

4.3 光电探测器

4.3.1 APD (Avalanche Photo Diode,雪崩光电二极管)

4.3.2 PIN

4.4 回波信号接收电路的设计

4.5 信号处理

4.6 本章小结

第5章 测距系统实验

5.1 实验的目的

5.2 实验装置说明

5.3 测距实验

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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