相干探测

摘要： 首先推导了角度失配情况下的相干效率,然后对最优相对孔径与相干效率的关系以及相干效率与失配角的关系进行仿真,最后对本振光离焦对相干效率和接收视场的影响进行评估。结果表明,理想情况下相干探测的天线口径与接收视场成反比,而且本振光离焦情况下的接收天线总体性能不会优于同等有效相干效率下的小口径接收。研究结果可为相干探测系统与光电系统性能指标的匹配设计提供理论依据,同时对相干探测的接收光学系统设计、装调和测试具有重要的指导意义。

摘要： 与直接探测相比,相干探测具有响应速度快、检测灵敏度高和滤波性能好等优点,是提高无线光通信系统接收灵敏度的关键技术。总结了国内外在无线光通信系统相干探测领域的研究进展,同时介绍了西安理工大学在相干探测技术方面的研究工作,主要包括与无线光相干通信有关的大气湍流抑制、到达角起伏、振幅起伏、信道噪声、光信号偏振、本振光功率和光源线宽等因素对相干探测系统性能的影响以及副载波调制非光域外差探测系统在理想信道和非理想信道的性能分析。最后,对无线光相干通信系统的发展方向进行了展望。

摘要： 为实现近场风场的非接触式高分辨、高精度测量,弥补脉冲相干测风激光雷达在近场风场测量存在盲区的缺陷,选用对人眼安全的1550 nm工作波长的高功率连续波光纤激光器作为光源,基于激光多普勒相干测风原理,通过改变连续波激光聚焦位置实现风场不同位置的风速探测。为提高系统的信噪比(SNR),优化选取了当前系统本振光功率参数;并通过优化设计“有效频谱质心”算法,对连续波测量体积内存在多个速度分量数据进行处理,从而提高数据反演精度。使用该激光雷达系统与超声波风速计进行对比实验,风速数据相关性为0.98,标准差为0.16 m·s^(−1)。在此基础上,利用该激光雷达系统进行长期风速观测实验,选取不同天气气溶胶含量差别较大的多组数据进行分析,同时对近地面及近建筑物风场内风速的变化进行了探究。局地风速观测实验结果表明,该激光雷达系统的风速测量区间为0.3∼18 m·s^(−1),风场测量位置2∼30 m,能够实现风场风速梯度的连续测量。

摘要： 太赫兹波独特的性质使其在物理学、生物学、医疗诊断、无损检测、无线通信等领域有着广阔的应用前景。共振隧穿二极管(RTD)是一种基于量子隧穿效应的半导体器件,利用其负微分电阻和直流非线性特性,可以分别实现太赫兹波的产生和探测,近年来获得越来越多的关注。基于RTD的太赫兹探测器具有可室温工作、体积小、易集成、灵敏度高等特点,使其在未来短距离、超高速的太赫兹无线通信及万物互联等场景具备优势。本文将重点介绍太赫兹RTD探测器的研究进展及其应用进展,并对后续技术发展进行展望。

摘要： 激光在大气传输过程中其相干特性受湍流影响而下降,进一步影响相干探测过程的效率和性能.本文定义大气相干时间描述激光经大气传输后接收光场的起伏速度,大气相干时间与相干过程持续时间的相对大小决定了相干探测过程的性能.本文基于多层动态相位屏技术仿真激光大气传输过程,并系统研究大气参数、收发参数、波长等对大气相干时间的影响规律.研究指出大气相干时间与波长、接收口径、大气相干长度呈正相关,与风速呈反比;通过改进光学设计、光束整形、激光选频等方法能够有效减少湍流扰动的影响,提高接收光场的稳定性,进而改善湍流对相干探测过程的不良影响.大气相干时间是衡量湍流对相干探测影响的重要参数,本研究可为评估大气对相干探测过程的影响提供有力参考.

摘要： 为了维持发射机的稳定,以保证输出信号的质量,文章提出了一种新型的基于导频的自动偏压控制方案,可用于高阶调制格式。文章所提方案要求向调制器加载正交导频,并将经过移频的本振光与调制器输出的信号光相拍以实现相干探测。通过相关运算并监测相关系数值的方式,实现对偏置电压的控制。此方案将相干探测和相关检测技术结合,可有效提高系统的灵敏度,并通过仿真对此方案在高阶调制系统中的可行性以及对灵敏度的提升进行了充分验证。

摘要： 针对现有的单频率脉冲相干探测激光雷达的高精度测量矛盾,研究采用线性调频脉冲压缩的方式实现相干激光雷达对目标的高精度测距和测速.文中介绍了线性调频脉冲压缩的原理并给出了仿真结果,并结合相干激光雷达系统的特点,并对系统的实现方式问题进行了探讨.

摘要： 随着5G甚至是6G通信技术的推广和演进,数据通信流量的需求与日俱增,面对频谱资源紧张,对通信大容量、高速率和低延迟等需求逐渐迫切的现状,探寻新的频谱资源,提升系统性能成为急需解决的技术难题.于是,毫米波和太赫兹波进入了人们的视野,为未来万物互联提供了更多的可能.通过强度调制和外差相干探测仿真实现100 GHz相位不敏感PAM-4信号的产生和无线传输,用离线的数字信号处理(DSP)有效提升误比特率(BER)性能,并全面比较和分析三种比特率情形下各个设备参数与BER性能的关系,这对光子辅助的太赫兹波段电光器件的设计有重要的指导意义.

摘要： 相干探测系统受光电探测器非线性效应作用,难以达到散粒噪声极限下信噪比,存在最佳本振光功率使得系统信噪比最大。针对系统最佳本振光功率难以确定的问题,首先分析基于平衡探测器的最佳本振光功率理论,提出基于互相关法和频谱法直接测量外差信号并计算信噪比以确定最佳本振光功率,搭建实验完成了三型光电探测器对应的系统测试。结果表明,测量的信噪比随本振光功率的变化曲线与理论基本吻合,可以准确得到不同探测器对应的最佳本振光功率。本文方法可用于确定相干探测系统最佳本振光功率以及提高系统信噪比。

摘要： 基于风场探测的需求,采用1 550 nm波长连续激光种子源搭建了一套全光纤结构多普勒相干测风雷达系统。从雷达方程出发,对连续激光相干雷达载噪比方程和不同雷达收发望远镜聚焦位置下风速合成权重进行了分析。针对测风雷达要求设计了5~200 m的变焦激光收发望远镜模块。扩束系统采用伽利略折射式结构,发射光束准直下扩束比为23,光学质量接近衍射极限。标定测试通过对旋转电机圆盘转速测量完成。转盘转速范围为-3 000 r/min到+3 000 r/min,转盘直径为26 cm。在视向速度多普勒频移分别为正向和负向时,雷达系统速度测量结果与通过圆盘转速计算值的相关系数为0.998与0.993,标准差为0.151 m/s和0.229 m/s。使用该测风激光雷达开展室外大气风速探测实验,取得了良好效果。

摘要： 风是大气探测中非常重要的气象要素,它影响着大气能量循环,化学污染物的扩散,以及水汽和气溶胶粒子输送,风也是大气环流的根本动力,对天气和气候都有重要的影响.当前能够进行大气风场剖面探测的仪器有无线电探空仪、微波雷达、多普勒声雷达探空火箭和多普勒激光雷达等，多普勒激光雷达通过测量大气中随风场移动的气溶胶和分了后向散射信号的多普勒频移，来实现对晴空大气风场的探测，具有较高的时间分辨率，空间分辨率和探测精度，而且探测范围大，响应速度快，可以得到风场的三维信息，但地基和机载的激光雷达的探测区域有限，无法得到全球风场，所以发展星载激光多普勒测风雷达十分重要。按照探测方式的不同，可以分为相干探测和非相干探测。

摘要： 介绍了TEA-CO2差分吸收激光雷达(DIAL)在大气回光探测中所采用的相干探测外差接收的探测原理,详细介绍了光路的实现.利用该探测原理进行了大气回光探测,探测距离达15km以上,探测高度达7km,与采用短波差分吸收激光雷达进行直接探测(探测距离为3～4km)相比探测能力有了明显的提高.

摘要： 激光合成孔径雷达(Synthetic Aperture Ladar,SAL)是一种全新的高分辨远程主动成像系统.基于合成孔径技术与相干激光雷达技术,使得激光成像系统的分辨率能够突破传统望远镜孔径的限制,获得与距离无关的高分辨率图像.本文介绍了激光合成孔径雷达发展历程,论述了SAL成像基本原理与机载SAL样机系统,设计并完成了机载飞行成像实验,并进行了数据处理,成功获得了对数公里外合作目标亚分米级分辨率成像图像,展示了SAL在远程高分辨率成像中的应有潜力,最后对下一步需要解决的若干问题进行了阐述.本文的工作,为后续激光合成孔径雷达实现对空天目标成像和高分辨率对地观测等方面的研究奠定了重要基础.

摘要： 激光合成孔径雷达(Synthetic Aperture Ladar,SAL)是一种全新的高分辨远程主动成像系统.基于合成孔径技术与相干激光雷达技术,使得激光成像系统的分辨率能够突破传统望远镜孔径的限制,获得与距离无关的高分辨率图像.本文介绍了激光合成孔径雷达发展历程,论述了SAL成像基本原理与机载SAL样机系统,设计并完成了机载飞行成像实验,并进行了数据处理,成功获得了对数公里外合作目标亚分米级分辨率成像图像,展示了SAL在远程高分辨率成像中的应有潜力,最后对下一步需要解决的若干问题进行了阐述.本文的工作,为后续激光合成孔径雷达实现对空天目标成像和高分辨率对地观测等方面的研究奠定了重要基础.

摘要： 激光合成孔径雷达(Synthetic Aperture Ladar,SAL)是一种全新的高分辨远程主动成像系统.基于合成孔径技术与相干激光雷达技术,使得激光成像系统的分辨率能够突破传统望远镜孔径的限制,获得与距离无关的高分辨率图像.本文介绍了激光合成孔径雷达发展历程,论述了SAL成像基本原理与机载SAL样机系统,设计并完成了机载飞行成像实验,并进行了数据处理,成功获得了对数公里外合作目标亚分米级分辨率成像图像,展示了SAL在远程高分辨率成像中的应有潜力,最后对下一步需要解决的若干问题进行了阐述.本文的工作,为后续激光合成孔径雷达实现对空天目标成像和高分辨率对地观测等方面的研究奠定了重要基础.

摘要： 激光合成孔径雷达(Synthetic Aperture Ladar,SAL)是一种全新的高分辨远程主动成像系统.基于合成孔径技术与相干激光雷达技术,使得激光成像系统的分辨率能够突破传统望远镜孔径的限制,获得与距离无关的高分辨率图像.本文介绍了激光合成孔径雷达发展历程,论述了SAL成像基本原理与机载SAL样机系统,设计并完成了机载飞行成像实验,并进行了数据处理,成功获得了对数公里外合作目标亚分米级分辨率成像图像,展示了SAL在远程高分辨率成像中的应有潜力,最后对下一步需要解决的若干问题进行了阐述.本文的工作,为后续激光合成孔径雷达实现对空天目标成像和高分辨率对地观测等方面的研究奠定了重要基础.

摘要： 本文阐述了激光合成孔径雷达的概念和研究意义,介绍了室内、地基和机载激光合成孔径雷达的研究现状,分析了其发展动态、讨论了其技术体制和关键技术,展望了其天基空间目标观测的应用前景.

摘要： 本文阐述了激光合成孔径雷达的概念和研究意义,介绍了室内、地基和机载激光合成孔径雷达的研究现状,分析了其发展动态、讨论了其技术体制和关键技术,展望了其天基空间目标观测的应用前景.

摘要： 本文阐述了激光合成孔径雷达的概念和研究意义,介绍了室内、地基和机载激光合成孔径雷达的研究现状,分析了其发展动态、讨论了其技术体制和关键技术,展望了其天基空间目标观测的应用前景.

摘要： 本文研制了一套全固态1.064um的相干激光雷达系统用于大气风速的测量。该系统采用了种子注入Nd：YAG脉冲单频激光器作为光源，激光的脉冲能量为0.5mJ．脉冲宽度(FWHM)为80ns。系统利用40m处的转轮进行了硬靶速度校正实验，速度测量误差的方差为0.23m/s，并对大气视向风速进行了测量，探测距离可以到达400m,在对系统进行初步优化后，获得了30m到870m的视向风速分布曲线。

摘要： 本发明是基于超导热电子探测器相干和非相干探测系统和探测方法，包括斩波器、波束耦合器、太赫兹本振信号源、超导热电子探测器、bias‑T电路、低温低噪声放大器、直流偏置电源、常温中频放大器和锁定放大器、频谱仪，其中低温低噪声放大器和常温中频放大器共同组成中频放大链路，中频放大链路和超导热电子探测器共同组成兼具相干检测和非相干检测的特性的接收系统，该种探测系统能够同时兼顾并实现连续谱和高分辨谱探测快速切换，短时间获取更全面的目标特性信息，提高太赫兹信号探测效率。

摘要： 本申请提供一种相干探测接收装置、退相干处理方法、设备及介质，涉及相干探测技术领域。该相干探测接收装置中，可以包括接收阵列，用于基于所接收的相干光产生电信号；该接收阵列划分为多个区域，每个区域包括至少一个像元，多个区域包括至少两个具有不同像元尺寸的区域。本申请在接收阵列中设置了尺寸不同的像元，相比单一尺寸的像元增加了获得较大输出电流的概率，从而抑制了像元内的退相干效应。另外，在接收阵列中所设置得尺寸不同的像元，增强了针对不同探测距离时像元内退相干效应的抑制。

摘要： 本发明是基于超导热电子探测器相干和非相干探测系统和探测方法，包括斩波器、波束耦合器、太赫兹本振信号源、超导热电子探测器、bias‑T电路、低温低噪声放大器、直流偏置电源、常温中频放大器和锁定放大器、频谱仪，其中低温低噪声放大器和常温中频放大器共同组成中频放大链路，中频放大链路和超导热电子探测器共同组成兼具相干检测和非相干检测的特性的接收系统，该种探测系统能够同时兼顾并实现连续谱和高分辨谱探测快速切换，短时间获取更全面的目标特性信息，提高太赫兹信号探测效率。

摘要： 本发明公开了一种相干信号接收装置，包括：接收阵列，包括多个阵列单元，所述阵列单元用于基于所接收的相干信号产生相应的有极性的第一信号；至少一个信号处理单元，各所述信号处理单元与一个或多个相关联的阵列单元相连，用于对相应的所述第一信号或多个所述第一信号的叠加信号按照预设规则进行去极性处理获得第二信号。本发明还公开一种相干探测系统以及相干信号接收方法。将接收阵列接收的多个有极性的第一信号进行按照预设的规则进行统一的处理，这样产生的第二信号能够从多种角度多层次的屏蔽一些干扰因素的影响，减小信号的流失，提高相干信号接收装置的总的输出，能够提高探测效率。

摘要： 本申请提供一种相干探测接收装置、退相干处理方法、设备及介质，涉及相干探测技术领域。该相干探测接收装置中，可以包括接收阵列，用于基于所接收的相干光产生电信号；该接收阵列划分为多个区域，每个区域包括至少一个像元，多个区域包括至少两个具有不同像元尺寸的区域。本申请在接收阵列中设置了尺寸不同的像元，相比单一尺寸的像元增加了获得较大输出电流的概率，从而抑制了像元内的退相干效应。另外，在接收阵列中所设置得尺寸不同的像元，增强了针对不同探测距离时像元内退相干效应的抑制。

摘要： 本发明公开了一种相干探测激光测风雷达平衡探测装置，通过分离、调整退偏信号光的偏振态、相位差与和本振光的偏振方向相位差匹配，使得信号光退偏部分参与相干平衡探测，增强相干信号强度，提高探测信噪比。通过电光延迟晶体解决两个平衡探测臂之间的相位差精确调节问题，以及通过能量分束棱镜实现平衡探测双臂能量均分，最终实现了平衡探测最优化。

摘要： 本发明公开了一种激光相干探测中本振光优化方法及激光探测系统，包括：幅度值优化步骤：根据所确定的本振光的功率范围以及标定功率确定本振光的初始功率；以所述初始功率为中心点，步进取出多个本振光功率点；获取信号光，并与基于任一本振光功率点形成的本振光进行混频；在混频后经过探测器采集后做脉冲压缩运算，以获得相应的运算结果，并确定本振光幅值最优值；相干性优化步骤：基于确定的本振光幅值最优值产生多路本振光；对目标执行探测，将目标返回的光信号与各路本振光进行混频，选取混频后的各路信号的最值信号，完成目标探测。本申请的方案在幅度的选择和相干性方面进行优化，使得本振光与信号光混频后信噪比达到最高。

摘要： 本发明公开了相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法及装置，相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法，其特征在于：在相干探测光路中，通过扩束准直将一束光平行入射分光棱镜，再由分光棱镜将其分成两束光，其中一束光作为参考光先反射到调整CCD上，再由调整CCD反射后透过分光棱镜入射到探测CCD的探测面；另一束光作为探测光透过分光棱镜入射到角锥棱镜上，经过角锥棱镜反射至中性衰减片使其光强减弱，再经过分光棱镜反射到探测CCD上的探测面上；此时调整CCD的方向，观察探测CCD的探测面上产生的条纹图，在条纹图上只出现一根粗条纹时，参考光垂直入射到探测面。本发明通过调节可以使得参考光垂直入射探测面，具有调节方便的优点。

摘要： 本公开提供了一种相干探测装置、光学棱镜及相干测速系统，其中，相干探测装置包括激光源、光学棱镜、拍频元件和光电探测器。激光源用于发出激光；光学棱镜被配置为将激光折射为投向目标物的多束激光分束，并且接收多束激光分束从目标物反射或散射回的信号光；拍频元件被配置为将信号光和激光的本振光进行相干拍频，产生拍频光；光电探测器用于将接收拍频光并转化为电信号，拍频光最终能够反演出目标物的移动速度，本公开中的光学棱镜结构简单，实现了相干探测装置的结构简化，有利于提高装置的稳定性，方便维护，并且有效地降低了成本。

摘要： 本申请提供一种光纤相干探测装置、相干测速系统，其中，所述光纤相干探测装置，包括：激光源、光纤环形器、光学发射接收系统、光电探测器和模数转换器；各个结构之间通过光纤相互连接，其中，光纤环形器中与光学发射接收系统连接的端面用于反射激光源发出的光作为本振光，与光学发射接收系统接收的信号光进行相干拍频，无需单独采用激光源出射一路本振光，再将本振光与信号光进行相干拍频，从而节省了相干探测系统中光纤器件和元件的使用，使得整体相干探测系统的结构更加简单，器件使用量减少，简化调试过程，使得稳定性更高；另外，由于本振光和返回的信号光光路几乎没有差异，从而避免了退偏效应的产生，提高了相干探测效率。