推帚式激光三維成像雷達關鍵技術研究.pdf

1、推帚式激光三維成像雷達經過近十幾年來的快速發(fā)展，如今已經成為現代民用和軍用目標探測中極具應用前景的三維成像方式。而在推帚式激光三維成像雷達系統(tǒng)中，大功率半導體激光陣列準直系統(tǒng)、激光陣列回波信號接收系統(tǒng)、半導體激光器功率與探測距離的關系、激光掃描軌跡十分重要，直接影響激光成像的效果和探測距離。
　　 本文主要針對推帚式激光三維成像雷達中的關鍵技術——大功率半導體激光陣列準直系統(tǒng)、激光陣列回波信號接收系統(tǒng)、半導體激光器功率的確定、激

2、光掃描軌跡進行了深入的研究，并對準直光學系統(tǒng)和光學接收系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計和仿真。
　　 論文主要內容如下：
　　 1.對推帚式激光三維成像系統(tǒng)結構進行了分析，并研究了激光雷達測距原理，從分析微波雷達探測距離方程導出激光雷達探測距離方程，還深入研究了激光三維成像原理。
　　 2.以計算機仿真為平臺，研究了無球差雙曲面-平面柱透鏡，對大功率半導體激光陣列準直器件優(yōu)化設計，并分析了激光光源振動對激光發(fā)散角的影響。仿真結

3、果表明，所設計系統(tǒng)具有良好的準直效果，理論上點光源在焦點50μm范圍內振動時，準直光束發(fā)散角不超過1mrad。
　　 3.根據模式匹配原理，針對激光回波信號聚焦耦合入布拉格光纖進行優(yōu)化設計。對于布拉格光纖，當不考慮纖芯外能量損失時，不同模式的激光最佳耦合效率不相同。
　　 4.根據對激光探測距離方程分析，選定激光工作波長λ=1550nm，得出激光探測距離與激光發(fā)射功率的關系。并對激光掃描軌跡進行分析建模，得出成像的最小像