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脉冲半导体激光器高速三维成像激光雷达研究

论文系统研究了激光雷达的相关理论和关键技术,详细讨论了成像激光雷达的测距体制和成像方式,在此基础上提出了一种采用半导体激光器的高速三维成像激光雷达研究方案,全面分析了该方案的主要理论问题和关键技术问题,并成功研制出了实验室样机,利用样机进行了大量的系统实验。实验结果表明,所研制的成像激光雷达的主要性能指标与理论设计基本一致,具有成像速率高、图像分辨率高、测距精度高以及可同时获得高精度强度图像等优点。论文首先对激光雷达的相关理论进行了系统的总结和研究。根据朗伯余弦定律推导出激光雷达方程的一种便于使用的形式,根据统计信号检测理论提出了一种计算作用距离的有效方法。详细研究了APD探测器的输出噪声和信噪比。讨论了激光在大气中的传输特性,计算了波长为905nm的激光在大气近距离范围内的透射率。由朗伯余弦定律计算了目标对激光的散射特性,根据太阳光和满月月光在地面的照度分别计算了目标对太阳光和月光的散射特性,根据普朗克公式计算了目标自身的热辐  (本文共162页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)

基于LIDAR应用的全固化激光技术研究

激光器是激光雷达的核心,其性能指标直接决定了激光雷达的主要技术参数。基于脉冲测距体制的激光三维成像雷达是激光雷达的重要成员之一,要求激光器需具有高重复频率、窄脉冲宽度、高光束质量、高效率和体积小、重量轻等特点。本论文针对激光三维成像雷达的应用,对半导体激光器(LD)泵浦的被动调Q微腔激光器和基于主振荡功率放大(MOPA)掺Yb~(3+)脉冲全光纤激光器进行了研究,并研制出MOPA脉冲光纤激光器工程样机,在激光三维成像雷达上进行了应用。本论文的主要工作和创新结果包括以下几个方面:1.基于Cr~(4+):YAG被动调Q速率方程,推导得出了激光脉冲输出特性相对于两个无量纲常变量z和α的函数;利用相应函数,对脉冲能量、峰值功率、脉冲宽度、激光效率等激光脉冲参数特性进行数值模拟和理论分析,为被动调Q微腔激光器的设计提供了理论指导。2.搭建了LD泵浦Nd:YAG/Cr~(4+):YAG被动调Q微腔激光器系统,实现稳定调Q激光脉冲输出。并针对...  (本文共115页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)

无铝半导体激光器列阵及其组装技术的研究

由于半导体激光器列阵及叠阵在军事上有很大应用,发达的资本主义国家在大功率半导体激光器线阵及叠阵方面对中国实施禁运,技术上处于绝对保密状态,因此我们必须依靠自己的力量研究。目前国内对半导体激光器列阵及叠阵的组装技术还不成熟,国内外还没有用于半导体激光器列阵及叠阵的组装设备,各个研制半导体激光器列阵及叠阵的机构对焊料的使用还互相保密,因此本人对半导体激光器的结构、组装技术、焊料、组装设备进行了如下研究:对无铝半导体激光器的结构进行了设计,在理论上对半导体激光器列阵及叠阵进行了研究。对它的各个参数进行了优化。对半导体激光器的性能进行了研究,对它的寿命、可靠性进行了研究。对半导体激光器线阵及叠阵的制作过程、工艺进行了研究,制作出半导体激光器线阵条。采用多层金属交替生长的方法,研制出一种新型的焊料结构,防止了焊料的氧化和上爬(已在国外刊物发表)。利用这种结构的焊料,我们成功地组装出单条无铝线阵脉冲功率100W的线阵,无铝叠阵脉冲功率为60...  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

半导体激光器及其列阵的无损检测技术研究

本文选题于吉林省高技术重大项目“大功率激光器质量检测及筛选设备开发”,以电导数方法为主,深入研究了高功率半导体激光器及其列阵的可靠性检测技术。首先,在研究了半导体激光器电导数特性以及电导数测量方法的基础上,首次提出基于虚拟仪器技术的电导数测量方法,设计了基于虚拟仪器软硬件开发平台的高功率单管激光器电导数测试系统,实现了高功率单管激光器的电导数测量。对多批不同结构高功率激光器的电导数测试结果表明,该系统性能稳定,测试结果一致性良好,为高功率单管激光器的质量和可靠性评价、失效机理分析提供了一种快速、无损、方便的方法。在此基础上,首次将电导数方法推广应用到激光器列阵的可靠性检测。设计了高功率激光器列阵的电导数测试系统,获得了激光器列阵的电导数曲线以及相关参数。对几十支不同结构的高功率激光器列阵的测试结果初步表明了电导数方法评价列阵器件质量的可行性。进而建立了列阵激光器的等效电路模型,为应用电导数技术测量列阵激光器的可靠性提供了理论依据...  (本文共122页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
西安电子科技大学

半导体激光器光束传输特性研究

半导体激光器和半导体激光器阵列具有结构紧凑、高亮、高效等特点,在科研和工程领域有极其广泛的应用,这是其它激光器无法比拟的。但是同时半导体激光器也有一些缺点。由于波导结构的特点,造成半导体激光器的光场分布复杂。对于典型的大功率半导体激光器器件,发光点尺寸约100μm,输出光束的发散角大,一般属于多模工作状态。以上特点造成半导体激光器输出光波空间分布质量差,亮度不高。因此在许多应用领域中,必须对光束整形,这就需要准确地了解半导体激光器的远场光分布及其传播特性,以便更有效的利用。本论文针对不同类型半导体激光器的光场分布,分析了它们的光场特点,提出合理的模型描述了其特性;给出较准确的远场光强分布表达式,并推导出其通过光学系统的变换特性,进而讨论了半导体激光器光束的光场传播规律。论文的主要工作如下:以椭圆厄米高斯光束为一类半导体激光器的出射光束光场模型,分析了此类半导体激光器光束通过一阶光学系统的聚焦准直特性。运用Collins公式,从理...  (本文共119页) 本文目录 | 阅读全文>>

《中国科技论文》2017年11期
中国科技论文

激光无线能量传输用低纹波半导体激光器驱动电源

随着电气设备日益普及,以接触导电为主的传统供电模式存在着移动性差、不安全可靠等问题。尤其是在用电设备和供电设备存在相对移动的系统中,需要较多的附加设备来满足它们之间的物理接触,这样就给用电设备的应用带来不便。对于一些新领域提出的新要求,如无人机、电动汽车和机器人系统等,传统供电方式大大制约了新技术的发展和应用。而非接触电能传输技术通过某种载体实现了无电气接触的电能传输,具有高安全性、高可靠性的特点,受到越来越多的关注[1-2]。目前非接触电能传输技术主要有电磁场耦合、微波和激光3种实现方式[3-5]。相比电磁场耦合和微波,激光式非接触电能传输技术具有传输距离远、能量密度高、定向性好、收发设备体积小的优点。因此特别适合对快速移动的用电设备(无人机、坦克等)进行远程非接触充电。激光远程能量传输系统主要由激光发射端和激光接收端2个部分组成,如图1所示[6-7]。在激光发射端,激光器将电网或蓄电池中的电能转换成激光发射出去。而在激光接收...  (本文共5页) 阅读全文>>

《中国科技史杂志》2014年01期
中国科技史杂志

中国第一代半导体激光器的研制

半导体激光器的诞生是半导体光电子事业的开端。在众多的激光器中,半导体激光器独树一帜,具有体积小、重量轻、效率高、价格低廉、应用范围广等许多优点,不仅应用于光存储、光通信等领域,还是计算机、微电子、材料加工等各行各业技术创新的强大推动力。1962年,世界第一只半导体激光器诞生在美国通用电气实验室。中国最早开展半导体激光器研制的单位是中国科学院(以下简称“中科院”)长春光学精密机械研究所(以下简称“长春光机所”)和中国科学院半导体研究所(下简称“半导体所”),他们研制成功此类激光器的时间只比国外晚一年,这是我国半导体激光领域的一个里程碑。关于中国第一只半导体激光器①的研制,多篇文献有所论述[1~4],且有不同的说法。本文主要依据历史文献、档案和人物访谈等原始资料,回顾半导体激光器诞生的学术背景,论述半导体所和长春光机所在研制过程中所做的工作,分析比较研究方法的异同及各自优势,以期对我们深入认识此类激光器有所裨益。1期康静等:中国第一...  (本文共9页) 阅读全文>>