基于合成孔径激光雷达的光外差探测技术研究

摘要

光外差技术因许多重要的优点而在光通信系统，光雷达系统及光学测量系统有着重要的应用。但因为光外差探测苛刻的技术要求，使其能够真正的广泛使用还存在许多困难。譬如，相干光通信至今还没有商用化，激光综合孔径雷达也达不到实用化的程度。一个非常重要的因素就是光外差探测过程的稳定性和效率还存在不少问题，另外，目标表面不光滑会引起回波波面的严重起伏，对外差效率带来损害。这些问题都是激光外差探测能够真正实现广泛应用的技术瓶颈。
　　 本文针对综合孔径激光雷达的外差探测进行了详细的研究。首先设计了在实验室环境下进行激光外差探测研究的实验装置，细致研究了激光外差探测的一些影响因素，诸如本振光和信号光波矢的匹配问题对外差探测的影响，照射目标光斑大小对回波外差探测的影响：还探讨了表面均匀起伏和随机起伏的漫反射物面对回波外差探测的影响等因素。
　　 本文通过理论模拟和实验两方面，对实际粗糙面物体的探测提出了一些新的认识，外差信号的大小并不一定随着目标视场的增大而增大，而会呈现周期性的振荡反复；粗糙面的物面和光滑物面的光外差探测效率的有着很大的差别，通过计算和模拟，我们发现，二者在探测的效率上有着数量级的差别。这些结论对对光外差的理论实现和实际应用有一定的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1无线电超外差接收技术

1.2光学外差技术

1.3基于激光合成孔径雷达的外差探测技术

1.4本文主要的工作

第二章 激光外差探测

2.1光外差探测的原理

2.2激光外差探测的特点

2.3光外差探测实现的条件

2.4光外差探测的主要影响因素

2.4.1偏振态对外差探测的影响

2.4.2等相位面匹配对光外差探测的影响

2.4.3光斑匹配对光外差的影响

2.5实验光路的搭建和调节

2.6本章小结

第三章 光外差探测的关键影响因素研究

3.1信号光与本振光轴线夹角的匹配

3.2探测光斑大小对外差探测的影响

3.2.1外差探测光路分析

3.2.2光斑与光外差信号强度关系的曲线模拟

3.2.3光斑大小对光外差信号影响的实验验证

3.3表面粗糙物体的光外差探测

3.4本章小结

第四章 总结与展望

致 谢

参考文献

研究生期间的成果