FM-cw激光成像雷達中的大功率激光調制系統(tǒng)及技術研究.pdf

1、調頻/連續(xù)波（FM/cw）無掃描激光焦平面成像雷達是一種小型化、全固態(tài)、高幀頻、高精度的目標四維成像傳感器。該雷達在商業(yè)和軍事上均體現(xiàn)重要實用價值。目前，國外已完成雷達系統(tǒng)搭建和無掃描成像，而國內尚處于初始研究階段。在該雷達系統(tǒng)中，大功率激光發(fā)射機的寬帶啁啾調幅技術是一個關鍵，而當前發(fā)射機所能提供的幅度調制激光水平仍在一定程度上限制了該雷達的探測能力，有待于進一步提高。
　　本論文針對上述問題，對用于1.5μm FM/cw成像激光

2、雷達的大功率激光寬帶啁啾調幅系統(tǒng)進行了研究和探索。針對該雷達，采用基于電吸收調制激光（EML）技術的大功率激光調制方案，進行了寬帶、高深度、高線性調制系統(tǒng)的研制和調制實驗研究，提出并建立了相應的評價方案和系統(tǒng)來評價調制性能。基于EML技術的高集成性特點，提出了一種可實現(xiàn)非相干光均勻照明的小型化大功率EA調制面陣光源前景方案。這些研究對于提高FM/cw激光成像系統(tǒng)的探測距離，進一步實現(xiàn)系統(tǒng)小型化和集成化都具有重要應用價值。
　　論文

3、分析了FM/cw無掃描成像系統(tǒng)的光發(fā)射機研究進展及所面臨的問題，提出了FM/cw激光雷達的大功率激光寬帶調制課題。圍繞這一課題，首先研究了FM/cw激光成像系統(tǒng)的中頻、目標距離、距離分辨率和測距精度，分析了影響這些指標的光調制因素。針對實現(xiàn)大功率寬帶調制的要求，研究了目前主要的光調制技術的性能和問題。
　　針對FM/cw激光成像系統(tǒng)，為解決現(xiàn)有發(fā)射機光源調制方案的輸出功率、調制深度不高等問題，論文研制了一個大功率激光寬帶調制系統(tǒng)。

4、該系統(tǒng)采用EML實現(xiàn)低功率種子光的線性深度調制，而后經多級線性光纖放大獲得高品質的大功率調幅激光。提出了該方案下的各分系統(tǒng)方案?；谥苯訑底诸l率合成器（DDS）AD9910研制了帶寬600MHz的輸出參數可控的線性調頻（LFM）射頻信號源，測試了該信號源的性能，研究了調頻非線性對FM/cw激光雷達測距精度的影響；實驗研究了EML、Mach-Zehnder:LiNbO3（M-Z:LN）種子光調制靜動態(tài)調制特性和線性調制方法；研究了光纖放大

5、級的結構和性能，并對實際雙級光纖放大器的輸出特性進行實驗測試。
　　采用本論文所研制的光束調制系統(tǒng)，實驗研究了基于EML的寬帶、線性調制大功率激光的主要性能。針對EA調制本身固有的非線性問題，建立了近線性調制方案；為了提高近線性調制的光強調制深度（OMD），提出了延伸至正向調制的擴展線性區(qū)調制方法，并進行實驗研究。針對FM/cw激光成像雷達中大功率激光調制的性能檢測和評價，設計并建立了基于調制光信號采集和處理的性能評價方案和系統(tǒng)，

6、使用譜分析方法和所建立的評價體系從功率譜特征、時-頻關系、調制信噪比、調制相關度、線性調制深度、諧波噪聲分量、調制平坦度等多角度深入分析大功率光束調制系統(tǒng)性能。此外，還建立了基于M-Z:LN調制種子光的大功率調制激光發(fā)射系統(tǒng)，對比研究了EML和M-Z:LN兩種大功率激光調制系統(tǒng)的性能。
　　最后，作為本論文研究工作的前景展望，針對未來雷達小型化的需求，提出EA調制的小型化、大功率面陣光源設想和實施方案。為實現(xiàn)較理想的目標成像，提出